碳纤维工艺技术研究及发展现状

根据基础原料不同,分别对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维的工艺技术特点进行了分析研究,重点对PAN基碳纤维原丝生产、预氧化、碳化和后处理过程进行了深入分析,探讨了共聚单体、纺丝工艺及杂质含量对PAN原丝性能的影响,以及原丝性能对PAN基碳纤维产品质量和生产成本的影响,并进一步阐述了PAN基碳纤维的国内外发展现状及研究方向。     

伽马射线辐照改性聚丙烯腈原丝及聚丙烯腈基碳纤维的研究进展

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维由于性能优异、制备工艺简单,被广泛应用于各产业,但其存在表面化学惰性强、力学性能仍有很大提升空间等问题,为此研究人员提出了多种改性方法。其中,γ射线辐照是一种能够实现碳纤维表面活性和力学性能协同提高的改性方法,并且能够应用于PAN基碳纤维制备(PAN原丝)及其后处理全过程。本文概述了γ辐照对PAN原丝和PAN基碳纤维的微观结构、表界面性能和力学性能等方面的影响,重点总结了γ辐照下PAN原丝分子结构的演化机制,原丝辐照对成品碳纤维力学性能的影响,γ辐照下碳纤维不同微区结构演化和力学性能的关系,展望了未来γ射线辐照改性PAN基碳纤维的发展方向与前景。     

浅谈PAN纤维预氧化工艺及纤维性能改善方法

综述了影响聚丙烯腈(PAN)原丝预氧化工艺的关键因素以及近年来从PAN原丝预氧化前处理工艺、上油油剂、PAN原丝的改性等3个方面提高PAN基碳纤维性能的几种关键技术。     

美国碳纤维工业的近况

美国制定了一项新的联邦法令,规定用于国防用途的碳纤维增强剂必须增加以国产PAN纤维为原料的比重。予料这会引起PAN产量下跌,现在向美国提供所需碳纤维量90%的日本厂家将会有较大的损失,这项法令实际上意味着外国碳纤维厂家以及美国非生产PAN原丝的厂家将被排除在宇航工业及其他国家项目之外。这些项目约占所需碳纤维量的60%。值得注意的是,美国绝大多数新型碳纤维都来自己用自产PAN原丝或已计划自产PAN原丝的厂家。如Hercules公司予定在     

美国碳纤维行业近况

鉴于碳纤维在国防和航天计划中的特殊应用,美国发展本国的聚丙烯腈(PAN)已成为迫切任务。日本首先开发了高性能PAN基碳纤维的生产技术。现在,美国三家主要的PAN基碳纤维生产企业——UK:Hercules、Amoco和BASF的技术许可分别是由住友化学、东邦贝斯仑和东丽工业三家日本公司提供的。美国所用的PAN原丝的90％系由日本进口,Hercules公司和Amoco公司依靠几家公司为它们提供原丝,BASF的PAN原丝完全由东邦贝斯仑引进。Hercules公司也     

攻坚碳纤维原丝瓶颈势在必行

获得高性能PAN原丝是制取高质量碳纤维的前提。我国研制碳纤维已有三十多年历史 ,至今未能工业规模生产高质量碳纤维 ,其主要原因之一是原丝质量没有真正过关。攻坚原丝瓶颈已是发展我国碳纤维工业的当务之急。     

二元氨化聚丙烯腈碳纤维制备及性能的研究

以二甲基亚砜为溶剂,偶氮二异丁腈为引发剂,丙烯腈(AN)和氨化的衣康酸(IA)为聚合物单体进行二元自由基均相溶液聚合,合成了聚丙烯腈(PAN)纺丝溶液,经湿法纺丝制得PAN原丝,经预氧化和碳化得到氨化的PAN基碳纤维。采用扫描电镜、广角X射线衍射、动态机械法和电子万能机等表征方法对PAN原丝和PAN碳纤维的性能进行了表征。结果表明:IA经氨化后制得β-衣康酸,以β-衣康酸为聚合单体制备的二元PAN基原丝的拉伸性能更优异。     

PAN基碳纤维原丝致密性及其孔结构研究

利用碘吸附法、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和小角x射线衍射（SAXS）等测试方法对国内外企业生产的几种聚丙烯腈（PAN）基碳纤维原丝的致密性及孔结构进行了较系统的测试与研究。结果表明,各种PAN原丝内部都存在着疏松的孔结构,致使其致密性较差,且孔结构的尺寸分布不均。PAN基碳纤维原丝的结构缺陷对其性能有着重要的影响作用。     

纳米碳纤维的制备及其表面结构分析

用电场纺丝方法制得了PAN原丝,经碳化制备纳米碳纤维;并用因子设计方法研究PAN原丝平均直径的影响因素;用扫描电镜(SEM)、扫描隧道显微镜(STM)研究了纳米碳纤维的表面形貌及结构.结果表明溶液的浓度是PAN原丝平均直径的主要影响因子,电压对原丝的平均直径没有明显的影响;用电场纺丝方法可以制得直径在80～500nm之间的纳米碳纤维;电场纺丝制得的纳米碳纤维表面有长度约为10nm左右,宽度约为5nm沿纤维方向取向的凹坑,该结构有利于进一步增加纤维的比表面积和吸附性能,该类纤维在复合材料领域有潜在的应用前景.     

高性能PAN基碳纤维国产化进展及发展趋势

总结归纳了国际PAN基碳纤维发展历史,对我国四十余年碳纤维发展历程进行了分析解读.研究表明,随着20世纪末以二甲基亚砜为溶剂的丙烯腈间歇溶液聚合、湿法纺丝制备碳纤维原丝关键技术的突破,确立了高性能PAN碳纤维国产化发展正确的技术方向,实现了国产高性能碳纤维制备技术的转型升级,奠定了十余年来碳纤维国产化高速发展的技术基础,支撑了碳纤维高性能化系列产品与技术的持续研发,由此形成了以二甲基亚砜原丝技术为主体、硫氰酸钠和二甲基乙酰胺等技术共同发展的国产碳纤维技术体系,建立起国产碳纤维产学研相结合的发展格局.详细阐述了国产碳纤维技术与产业化发展现状,分析了国产化技术与产业存在的问题,对国产高性能PAN碳纤维技术研发与产品体系建设发展提出了几点建议.