高温空气氧化对炭纤维力学性能的影响

讨论了炭纤维瞬时高温空气氧化对炭纤维力学性能的影响，特别是对抗拉强度的影响。结果表明在合适的空气氧化条件下，空气氧化表面处理能提高炭纤维的抗拉强度，但是其操作范围很小，不易稳定。     

炭化过程对聚丙烯腈基活性中空炭纤维性能的影响

聚丙烯腈(PAN)中空纤维在空气中250℃预氧化2 h后,在氮气气氛中炭化,得到PAN基中空炭纤维(PAN-CHF),再在二氧化碳气氛中活化,得到PAN基活性中空炭纤维(PAN-ACHF)。考察了炭化温度和炭化时间对PAN-CHF的收缩率、PAN-ACHF的收缩率、活化收率、比表面积和吸附性能的影响。结果表明:炭化温度为1 000℃时,PAN-CHF和PAN-ACHF的收缩率相同;炭化温度为900℃时,PAN-ACHF的比表面积最大,吸附性能最好,炭化时间对PAN-CHF和PAN-ACHF的收缩率影响不大,但活化收率随炭化时间延长呈上升趋势,比表面积先增后降,炭化时间为60 min时达到最大,其吸附量最大。     

气液双效法对炭纤维力学性能的影响

讨论了气液双效法表面处理对炭纤维力学性能,特别是对抗拉强度和断裂伸长的影响。证明气液双效法表面处理能明显提高炭纤维的抗拉强度和断裂伸长、其效果与浸润涂层后炭纤维的增重量和气相氧化程度有关。对抗拉强度较低的炭纤维其补强效果更好。     

炭纤维的导电性与炭化温度的

分析了炭纤维导电性能与炭化温度的关系,解释了炭纤维导电性的宏观表现与微观结构之间的联系。     

藻类与煤低温共炭化对低温煤焦油的影响

将不同配比的藻类与煤以低温干馏的方法进行低温共炭化,研究煤焦油的变化.结果表明,煤焦油中轻质油含量增加29.55％,萘类化合物含量增加9.15％,酚类化合物含量增加23.93％,实现一定程度的轻质化.     

工艺条件对沥青炭纤维/ABS树脂复合材料导电性及力学性能的影响

研究了单螺杆挤出机挤出温度及螺杆转速对沥青炭纤维填充ＡＢＳ树脂复合材料导电性及力学性能的影响。结果表明,纤维经挤出后,纤维长度有不同程度的降低,长径比减小,随着挤出的升高及螺杆转速的降低,纤维长径比增大,挤出条件对复合材料电性能及力学性能的影响主要可归结为长径比对材料的影响,随着长径比增加,复合材料的导电性及拉伸强度均有增大。此外,复合材料导电性及拉伸强度随复合材料中纤维填加量的增多而增大。     

共炭化对热缩聚及炭化工艺过程的影响

采用煤沥青闪蒸油为原料,乙烯残油为添加剂,在实验室内进行热缩聚及炭化实验。结果表明:加入添加剂后,缩聚沥青的平均分子结构得到改善,从而显著改善了针状焦的显微组织结构,同时具有良好的脱氮效果。     

硝酸对HTA炭纤维表面形貌和力学性能的影响

为了提高炭纤维（CF）的表面性能和拉伸强度，用浓度为65％的HNO3对HTA炭纤维的表面进行不同时间的氧化处理。采用SEM观察炭纤维表面形貌的变化，用BET吸附研究比表面积和平均孔径的变化，并进行力学性能检测。结果表明：随着炭纤维表面氧化时间的延长，由于氧化刻蚀的不断加剧，炭纤维表面先粗糙后光滑，比表面积先增大后减小，拉伸强度先增大后减小，最后增加。当硝酸处理时间为15min时，炭纤维的表面性能和拉伸强度最好。     

炭纤维的导电性与炭化温度的关系

分析了炭纤维导电性能与炭化温度的关系,解释了炭纤维导电性的宏观表现与微观结构之间的联系。     

炭化温度对炭纤维网络增强环氧复合材料的制备和性能的影响

用酚醛树脂(PF)黏结短切炭纤维(SCF)炭化得到炭纤维网络增强体(CFNR),真空浸胶后得到高刚性的CFNR/环氧树脂(EP)复合材料,在此基础上进一步研究了不同炭化温度对复合材料力学性能的影响。利用扫描电镜观察CFNR微观结构,用电阻仪及万能材料试验机对CFNR/EP复合材料的导电性能和力学性能进行表征,借助热重分析仪对CFNR中PF的含量进行了分析。研究发现,炭化后的PF把SCF黏结成三维网络,炭纤维网络增强体中存在明显的炭质黏结点;CFNR/EP复合材料的性能都优于短切炭纤维(SCF)/EP复合材料;随着炭化温度的升高,PF的残炭量依次递减,使得CFNR中炭质结点的量减小,弯曲和压缩强度及导电性能也随之依次下降,其中弯曲强度CFNR1/EP比CFNR3/EP高出25%,压缩强度高出10%,导电性能提高了4倍。     

高模量炭纤维的微观结构及对其力学性能的影响

利用透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）和X射线衍射（XRD）研究了高模量炭纤维的微观结构，并将其与纤维的力学性能进行了关联。结果表明，影响炭纤维力学性能、特别是拉伸模量的直接原因是晶相的多少及其取向、石墨片层的排列情况。从微观上提高石墨层的取向和堆叠程度是获得高模量炭纤维的必要条件。     

炭纤维表面特性对炭/炭复合材料力学性能的影响

分别以含有原始上浆剂的聚丙烯腈基炭纤维及其经过高温除胶处理的炭纤维为增强体,通过沥青浸渍、炭化和高温热处理方法获得了炭/炭复合材料,对获得的复合材料中基体炭的结构和材料的力学性能进行了分析。含有原始上浆剂的炭纤维表面含有较多含氧官能团,易与基体炭形成较强结合的界面,基体炭取向受到限制,在纤维轴向呈竹节状断裂,承载过程中基体炭对炭纤维协同承载作用弱,复合材料表现出了较弱的力学性能。经过高温除胶处理的炭纤维表面几乎没有含氧官能团,易于与基体炭形成弱结合界面,基体炭取向受到的约束小,可围绕炭纤维形成"类同心圆"结构。这种状态下形成的基体炭在纤维轴向连续性较好,复合材料的力学性能较高。     

纤维素低温炭化特性

为了解纤维素在低温下焦炭的生成及演变过程,在固定床上开展了慢速热解实验,采用元素分析以及二维相关红外光谱技术对焦炭特性进行了分析。研究发现,纤维素慢速热解的分解主要集中于250～360℃。250～300℃时纤维素的炭化以脱水为主,且在炭化初期,分子间氢键断裂生成自由羟基,并使纤维素的大分子结构松散。而随着温度的升高,分子内氢键断裂以及羟基脱水,使得焦炭中生成大量的羰基、烯烃双键以及环醚结构。300℃时吡喃环开环及糖苷键断裂后,含双键及羰基的脂肪烃进一步发生分子重排、缩聚及芳环化而生成苯环、芳基烷基醚等结构。300～460℃的炭化以脱氧反应为主,此时焦炭中脂肪烃的含量逐渐降低,而芳香环含量增加。>460℃ 时的炭化以脱氢反应为主,此时焦炭中存在缩合程度较高的芳烃结构。     

炭化工艺对酚醛树脂基碳分子筛性能的影响

以工业酚醛树脂为碳源,三嵌段聚合物F127为模板剂,制备碳分子筛。采用N_2吸附-脱附对制备的碳分子筛进行表征,研究炭化制备工艺对碳分子筛孔径分布的影响。结果表明,炭化温度、炭化时间和炭化升温速率对碳分子筛孔径分布影响较大。在炭化升温速率为1℃·min~(-1)、炭化温度800℃和炭化时间1 h条件下制备的碳分子筛孔径分布最为集中,BET比表面积716.59 m~2·g~(-1),单点总孔容0.557 75 cm~3·g~(-1),单点吸附微孔孔容0.301 81 cm~3·g~(-1)。     

不熔化炭化对大直径中间相沥青炭纤维结构和性能的影响

本文研究了大直径中间相沥青炭单丝的不熔化过程。不同恒温时间的不熔化过程中元素量的变化及其红外光谱分析指出了不熔化的原理。研究结果表明不同的不熔化条件使最终的大直径中间相沥青炭单丝的力学性能及横截结构产生了明显的差异;随着恒温时间的加长(直至恒温4h)以及升温速率的减少,大直径中间相炭单丝的取向度增加,此趋向与大直径中间相沥青炭单丝的强度变化相一致。     

PAN基炭纤维连续炭化牵伸的初步探讨

本文在PAN基炭纤维连续炭化过程中,探讨了纤维在高,低温炭化炉内的长度变化以及牵伸对最终炭纤维抗张强度的影响。结果表明,当高,低温炭化炉连在一起时,随着低温炭化炉温度的降低,纤维在低温炉内伸长,在高温炉内收缩。当高。低温炭化炉被导轮分开后。可对低温炭化炉内的纤维实施进一步的牵伸。随着这种牵伸率的增大,炭纤维的抗张强度提高,线密度下降。     

Al2O3涂层对炭纤维增强复合材料力学性能的影响

利用溶胶＝凝胶方法在炭纤维表面涂覆了一层Ａｌ２Ｏ３。发现该涂层厚度适当时,不仅对炭纤维有化学保护作用,而且会使炭纤维与其体之间有适当结合。从而使复合材料力学性能得到提高。室温抗折强度和断裂韧性分别达到１１２０ＭＰａ和１９．３０ＭＰａｍ＾１／２。用ＸＲＤ和ＳＥＭ测试手段解释了这一结果。     

Al_2O_3涂层对炭纤维增强复合材料力学性能的影响

利用溶胶—凝胶方法在炭纤维表面涂覆了一层 Al2 O3 。发现该涂层厚度适当时 ,不仅对炭纤维有化学保护作用 ,而且会使炭纤维与基体之间有适当结合 ,从而使该复合材料力学性能得到提高。室温抗折强度和断裂韧性分别达到 1 1 2 0 MPa和 1 9.30 MPam1 / 2 。用 XRD和 SEM测试手段解释了这一结果     

炭化温度对秸秆液化物碳纤维结构与力学性能的影响

为了扩大秸秆的应用领域和降低碳纤维的成本,以玉米秸秆液化物为原料制备碳纤维,利用SEM、XRD、单纤维力学性能测试仪等初步揭示了秸秆液化物碳纤维在炭化过程中微结构与力学性能的变化。结果表明:随着炭化温度的增加,玉米秸秆碳纤维的内部结构和表面结构结晶趋于完善,变得密致与光洁;不同炭化温度处理的玉米秸秆液化物碳纤维都出现了较明显的(100)衍射峰;拉伸强度和弹性模量随着炭化温度的升高几乎呈线性增加,炭化温度为800℃,秸秆液化物单根纤维的拉伸强度和弹性模量分别达到86.78 MPa、7.25 GPa。     

炭纤维表面处理对CF／PMR—15复合材料力学性能的影响

研究了炭纤维表面不同处理方法对复合材料力学性能的影响,采用等离子体和等离子体接枝技术对炭纤维表面进行处理后,CF／PMR－15复合材料的界面剪切强度与层间剪切强度均有所提高,随着界面状态的改善,界面剪切强度提高的幅度比层间剪切强度提高的大,本文为指导炭纤维的表面处理,评价处理效果,进一步预报复合材料的宏观性能打下了基础。