石墨化度对炭纸耐腐蚀性能影响研究

通过调控炭纸制备过程中石墨化温度,得到具有不同石墨化度的质子交换膜燃料电池(PEMFC)用炭纸,并且进一步对其自身的耐腐蚀性能进行了表征分析。结果表明:2 200℃石墨化温度处理得到的炭纸基体炭更加光滑,而且炭纸石墨化度更高。对其进行电化学测试时其自腐蚀电流密度为0.96μA·cm~(-2),腐蚀电位为0.46 V,并在1.4 V加速腐蚀试验中其腐蚀电流密度趋于31.9μA·cm~(-2)。     

沥青炭石墨化度的间接表征方法研究

将高温煤沥青和浸渍剂沥青在不同压力下炭化，在2500℃下对所得沥青炭进行石墨化处理。利用X射线衍射方法（XRD）检测了所得沥青炭试样的石墨化度；对比分析了几种试样的真密度、电阻率和磁阻。结果表明：沥青炭的石墨化度越高，其真密度越大；沥青炭的室温电阻率随石墨化度的增加而下降，随体积密度的增大而下降；在不同磁场强度下，随石墨化度的提高，磁阻增大。     

不同炭基体对炭/炭复合材料力学性能的影响

结合化学气相沉积（CVD）和前驱体浸渍裂解工艺,分别以丙烯、糠酮树脂和煤沥青为前驱体制备了密度在1.85g/cm3以上的三维炭/炭（C/C）复合材料,对比研究了沥青炭、热解炭+沥青炭以及热解炭+树脂炭结构（分别为A、B、C组）的等三种不同炭基体C/C复合材料的增密效率与力学性能,采用排水法表征C/C复合材料的孔隙率及密度,利用扫描电镜进行炭基体的微观结构表征,采用万用电子力学试验机进行拉伸强度、压缩强度、剪切强度等力学性能表征。结果表明,在热解炭质量含量相同的前提下,树脂浸渍裂解增密速率低于沥青浸渍裂解工艺,树脂炭基体孔隙率低于沥青炭基体。不同炭基体结构的C/C复合材料力学性能次序为：热解炭+树脂炭双元炭基体最高,纯沥青炭基体次之,热解炭+沥青炭双元炭基体最低,分析原因为热解炭与树脂炭双元炭基体的界面结合强度高,而沥青炭为混乱无序碳结构,热解炭和沥青炭双元炭基体界面结合强度弱,因此力学强度最低。     

聚噻吩薄膜改性质子交换膜燃料电池用超薄炭纸

为提高质子交换膜燃料电池用超薄炭纸的力学性能,采用电化学聚合法在高通量超薄炭纸(0.339 g·cm~(-3),0.13 mm)内部原位聚合聚噻吩薄膜,制备聚噻吩薄膜改性超薄炭纸(PTCP)。通过红外光谱仪(FT-IR)和扫描电镜(SEM-EDS)分析表征了PTCP的结构和形貌特征,并对其物理性能和其作为气体扩散层的质子交换膜燃料电池的电池性能进行测试。结果显示,所制备的聚噻吩薄膜包覆在炭纤维、基体炭-炭纤维节点上,在炭纸内部形成厚度均匀的薄膜网络,且厚度随聚合电流增大仅从119 nm增厚至574 nm,使PTCP保留了高通量超薄炭纸的孔隙结构;这种包覆型薄膜网络结构能有效提高炭纸的力学性能。PTCP相比同密度普通超薄炭纸(CP1)具有更好的力学性能和透气性,聚噻吩薄膜厚度约为422 nm时,PTCP拉伸强度(39.63MPa)比CP1高出45%,透气率(2 959 m L·mm·cm~(-2)·h~(-1)·mm Aq)比CP1高出13.2%,PTCP所制备的质子交换膜燃料电池最高功率密度(728 m W·cm~(-2))较CP1高出25.3%。     

碳纳米管/炭复合材料的制备及其性能的研究

对碳纳米管（CNTs）／炭复合材料的形态结构及力学性能进行了研究。采用XRD、Instronl211万能实验机等手段研究了碳纳米管的加入量对复合材料的结构和性能的影响，得出了CNTs／C复合材料的d002、石墨化度、Lc及La与CNTs加入量之间的相关性。结果表明，随着碳纳米管含量的增加，复合材料d002呈下降趋势，石墨化度呈上升趋势。材料的拉伸强度主要和碳纳米管与基体之间的结合力以及它们之间的界面积有关；随着碳管含量的增加，在开始阶段其拉伸强度呈增加的趋势，当碳纳米管含量达到25％时，拉伸强度达到最大值25．5MPa，随后下降，当CNTs含量增加到30％，拉伸强度降到10．6MPa，之后保持不变；而拉伸模量在最初阶段增加缓慢，当碳纳米管含量大于22％时，则一直呈上升趋势。     

炭材料热物理性能研究

炭材料宏观性能受微观组织多样性的影响表现出极强的多样性。实验制备几种模压炭材料，并对其热物理性能进行表征。结果表明，随着原材料中胶体石墨含量的增加，材料的电阻率下降，热导系数、热扩散率提高；材料的比热容、热导系数、线膨胀系数随温度升高而增大，热扩散率随温度升高而降低。研究结果还表明，用传统的石墨化度G参数表征多相炭材料石墨化度具有一定的局限性，而用G参数与衍射峰高相结合表征更能准确反映多相炭材料的石墨化特性。     

聚苯乙烯/膨胀石墨导电复合材料性能研究

以聚苯乙烯为基体,膨胀石墨为填料,邻苯二甲酸二辛酯为增塑剂,通过熔融共混法制备复合材料。并研究了复合材料的导电性能、力学性能和熔体流变性能与膨胀石墨含量的关系。主要结论如下:随着膨胀石墨含量的增加,复合材料的体积电阻率逐渐减小,渗流阈为5%,复合材料的体积电阻率最小为8.65×10~5(Ω·cm),膨胀石墨的含量为13%。当膨胀石墨含量在5%~10%之间时,复合材料的导电性迅速变化。而复合材料的拉伸强度则随之先减小后增大,当膨胀石墨含量为5%时,拉伸强度最小为4.52 MPa。冲击强度小增大后减小,当膨胀石墨含量为5%时,冲击强度最大,为7.5 kJ/m~2。     

沥青/树脂复合粘结剂对铝用炭间糊性能的影响

以电煅无烟煤、熟碎、沥青焦为骨料,改质沥青、煤焦油和环氧树脂为复合粘结剂制备了铝电解用炭间糊,采用物理力学性能、电性能及膨胀/收缩率测试,同步热分析仪和扫描电镜研究了环氧树脂添加量对制备炭间糊体积密度、耐压强度、电阻率等性能的影响。结果表明,随着环氧树脂含量的增加,制备炭间糊的体积密度、电阻率及膨胀/收缩率有所下降,耐压强度大幅度增加,膨胀/收缩和失重过程有明显变化,微观结构由无序层片状结构逐渐向有序纤维状结构转变。采用沥青/树脂复合粘结剂制备的炭间糊的基本性能和膨胀/收缩率均符合YS/T 65—2012标准要求。     

石墨化无烟煤制备铝用炭阳极研究

采用高温石墨化炉将太西(TX)无烟煤进行热处理，部分替代煅后焦制备铝用炭阳极，先后考察了TX石墨化煤不同添加形式、添加比例对炭阳极质量的影响。结果表明，TX无烟煤在经过超高温处理后真密度、电阻率、石墨化度、固定炭、灰分、微量元素等指标有了很大的改善，但Fe元素的脱除效果不是很明显；相较于颗粒料的添加形式，采用粉料添加形式制备的阳极质量更优；随着粉料添加量的上升，阳极体积密度、真密度、电阻率、空气反应残余率等指标均明显提高，但CO₂反应残余率明显下降。     

悬浮共聚法处理石墨对石墨／沥青基炭材料性能影响

采用悬浮聚合法处理石墨表面,在石墨颗粒表面均匀包裹上一层树脂,使用热压方法制备的炭材料弯曲强度大大提高,达到44.68 MPa,而且炭材料的正面弯曲强度与侧面弯曲强度基本一致,有利于缓解热压烧结所引起的炭材料的各向异性.从红外光谱(FT-IR)分析得出,经过处理的石墨表面存在大量的C-O-C,C-O-H官能团;用环境扫描电子显微镜(SEM)观察样品弯曲断口的组织结构,发现未处理的石墨断口具有明显的层状结构,经处理后,层状结构被扭曲,随着树脂含量的增多,层状结构越不明显.     

The Addition of Carbon Nanotube on the Tensile Properties of Carbon Fiber-Reinforced PEEK Composites

The main objective of this paper is to develop high strength resistance carbon fiber-reinforced polyether ether ketone (PEEK) composites with the addition of multiwall carbon nanotubes (MWCNT). These compounds were well mixed in a Haake batch mixer, and compounded polymers were fabricated into sheets of known thickness by compression moulding. Samples were tested for tensile properties with respect to different concentration of fillers. The tensile properties of these samples depend on filler aspect ratio. The tensile fracture surface has been examined using a scanning electron microscope (SEM). Photomicrographs of the worn surfaces revealed the effect of the addition of carbon nanotubes. Also, better interfacial adhesion between carbon and vinyl ester in carbon reinforced vinyl ester composite was observed.     

导电硅橡胶的拉敏特性及导电机理研究

研制了炭黑填充的导电硅橡胶。对炭黑填充的导电硅橡胶的电阻随炭黑含量及拉力变化的特性进行了详细研究，并确定了最佳炭黑含量，同时对其电阻值的弛豫过程及其电阻随拉力的变化关系等实验结果作出比较合理的理论模型解释。     

加捻对T800碳纤维拉伸性能的影响

要通过对日本东丽1700、T800碳纤维复丝拉伸性能的表征主要研究了加捻对,T800碳纤维拉伸性能的影响。研究结果表明：采用浸胶后加捻的方式有助于改善T800碳纤维的拉伸性能,合适的捻度可使其拉伸强度提高5％,断裂延伸率提高10％。并通过对rr800碳纤维干纱加捻的研究基本确定了T800碳纤维的临界捻度为15n／m。     

用韦氏理论评价碳纤维抗拉强度的分散性

碳纤维抗拉强度受控于各类缺陷,缺陷随机分布,使其抗拉强度呈现出多分散性。分散性可用韦氏（Weibull）理论予以评价。本文采用韦氏理论及方法处理实验数据,计算出韦氏模数m,并阐述m与力学性能之间的关系。     

Synergistic effects of carbon fillers on tensile and impact properties in nylon 6,6 and polycarbonate based resins

Electrically and thermally conductive resins can be produced by adding conductive fillers to insulating polymers. Mechanical properties such as tensile modulus, ultimate tensile strength, strain at ultimate tensile strength, and notched Izod impact strength are also important and cannot be ignored. This research focused on performing compounding runs followed by injection molding and tensile and impact property testing of carbon filled nylon 6,6 and polycarbonate based resins. The three carbon fillers investigated included an electrically conductive carbon black, synthetic graphite particles, and a milled pitch based carbon fiber. For each polymer, resins were produced and tested that contained varying amounts of these single carbon fillers. In addition, combinations of fillers were investigated by conducting a full 2³ factorial design and a complete replicate in each polymer. The objective of this paper was to determine the effects and interactions of each filler on the tensile and impact properties. The results showed that, in many cases, combining two and three different fillers caused a statistically significant effect at the 95% confidence level. Polym. Compos. 25:172–185, 2004. © 2004 Society of Plastics Engineers.     

加工工艺对稀土顺丁橡胶性能的影响

研究了胶料配方、炭黑、操作油以及硫化时间对稀土顺丁橡胶(NdBR)性能的影响。结果表明,实验所采用的2种配方和炭黑对NdBR硫化胶的性能影响不甚明显;填加适量的操作油可以降低混炼胶的门尼粘度,提高硫化胶的拉伸性能;硫化时间的延长有可能降低硫化胶的拉伸性能。     

Tensile properties of carbon filled liquid crystal polymer composites

Electrically and thermally conductive resins can be produced by adding carbon fillers. Mechanical properties such as tensile modulus, ultimate tensile strength, and strain at ultimate tensile strength are vital to the composite performance in fuel cell bipolar plate applications. This research focused on performing compounding runs followed by injection molding and tensile testing of carbon filled Vectra A950RX liquid crystal polymer composites. The four carbon fillers investigated included an electrically conductive carbon black, thermocarb synthetic graphite particles, and two carbon fibers (Fortafil 243 and Panex 30). For each different filler type, resins were produced and tested that contained varying amounts of these single carbon fillers. The carbon fiber samples exhibited superior tensile properties, with a large increase in tensile modulus over the base polymer, and very low drop in the ultimate tensile strength as the filler volume fraction was increased. The strain at the ultimate tensile strength was least affected by the addition of the Panex carbon fiber but was significantly affected by the Fortafil carbon fiber. In general, composites containing synthetic graphite did not perform as well as carbon fiber composites. Carbon black composites exhibited poor tensile properties. POLYM. COMPOS., 29:15–21, 2008. © 2007 Society of Plastics Engineers     

碳纤维拉伸模量准确测试研究

分析了碳纤维拉伸模量测试中存在的问题,表明引伸计是准确测试碳纤维拉伸模量的必要设备。通过对T800-12K碳纤维拉伸模量测试结果的分析比较,认为应变范围的选择直接影响模量的计算结果,在应变范围为0.2%~0.7%时,可以获得具有与标称值很好一致性的结果。拉伸形变速率对模量测试结果具有一定影响,研究表明拉伸形变速率约0.1/min对于碳纤维拉伸模量测试较为合适。     

碳纤维拉伸性能测试方法精密度研究

通过对国内有代表性的13家碳纤维企业和专业实验室的循环比对试验结果进行统计分析和研究,首次得到了碳纤维拉伸性能试验法可重复性和再现性的精密度数据,为准确测定和评价碳纤维的拉伸强度和模量提供了科学依据。     

碳纤维增强改性PVC拉伸强度的研究

研究了碳纤维增强改性PVC的拉伸强度,讨论了碳纤维及偶联剂用量对拉伸强度的影响.结果表明,在碳纤维的用量为11.7份,偶联剂的用量为0.083份时,PVC的拉伸强度达到最大,为90 MPa左右,此时材料的密度约为1.38 g/cm3.