PAN基碳纤维的微观组织结构与力学性能关系研究

采用场发射扫描电子显微镜、广角X射线衍射、元素分析、高分辨透射电子显微镜对东丽T700S、T700G和东邦UT500 3种碳纤维的表面和断面形貌、化学组成及石墨微晶等微观组织结构进行了表征,比较了这3种碳纤维的微观结构差异,并分析了这些差异对力学性能的影响。结果表明,T700G碳元素含量较高,氮元素含量较低,它的石墨微晶尺寸较大,取向度较高,这是它比T700S拉伸模量高但断裂伸长率低的原因;UT500的表面结构与断面结构不如T700S和T700G好,微晶尺寸也较小,但它的直径略细,而且石墨微晶内(002)晶面排列比T700S和T700G更规整,导致UT500的综合力学性能略优于T700S和T700G。     

3种高强中模型PAN基碳纤维的微观结构比较

采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、小角X射线散射仪对国产的两种高强中模型碳纤维与日本东丽T800H碳纤维的结构进行表征,比较了它们的表面形貌、断面形貌、石墨微晶结构和微孔结构。结果表明,国产的高强中模型碳纤维的表面形貌优于日本T800H,但在断面形貌、石墨微晶结构和微孔结构等微观结构上仍有一定差距,需从工艺上进行改进。     

不同商品化聚丙烯腈基碳纤维的微观结构研究

利用X射线衍射对比研究了日本东丽、东邦和国产3种牌号聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的微观结构。通过分析不同牌号的PAN基碳纤维晶体结构与石墨晶体结构的区别,以及不同牌号的PAN基碳纤维力学性能与微观结构的关系,表明了引起PAN基碳纤维力学性能差异的主要因素为石墨化程度、内部缺陷、晶粒尺寸大小以及晶粒排列规整程度。     

聚丙烯腈基碳纤维制备过程中微观结构的演变

碳纤维的微观结构是影响其强度和断裂行为的重要因素.PAN纤维、预氧化纤维的微观形态结构与最终碳纤维的结构有着密切的关系.阐述了PAN纤维和预氧化纤维的微观结构的研究进展,着重介绍了聚丙烯腈基碳纤维发展历史上有代表性的结构模型,以期为制备高性能碳纤维提供理论依据.     

PAN基碳纤维植入物的表面研究

运用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）、拉曼光谱（ＲＳ）和Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）等手段，研究了３种不同碳含量的ＰＡＮ－基碳纤维植入犬体前后的表面结构及电子态的变化，实验结果表明，碳化温度越高，碳纤维的石墨化程度越高，ＰＡＮ－基碳纤维植入犬体一年半后，其表面石墨化程度均降低，表面原含有的多种有机基团基本未变，相对含量发生了明显变化，Ｃ＝Ｎ基团部分转变为Ｃ－Ｎ基团，这说明机体组织并非简单的物理附着在碳纤维表面，     

沥青基活性碳纤维的微观结构及其储氢性能研究

氢能是一种清洁的可再生能源，由于传统的储氢材料和储氢技术达不到氢燃料电池电动车的实用要求，储氢问题已成为氢能应用中最急需解决的关键问题。用KOH活化法制备了沥青基活性碳纤维，利用低温（77K）N2吸附法测定沥青基活性碳纤维的BET比表面积和孔结构，沥青基活性碳纤维的比表面积为1484m^2／g，微孔孔容为0．373m^3／g，采用日本SuzukiShokan公司的PCT测量系统，测试沥青基活性碳纤维的储氢性能，在液氮温度和4MPa压力条件下，沥青基活性碳纤维储氢量为4．75％（质量分数）。     

PAN基预氧丝碳化过程中温度对其结构与性能的影响

本文利用近代测试技术对PAN基预氧丝在不同温度下碳化时的结构与性能的变化关系作了探讨,得出了碳化温度对其结构与性能的影响的一些规律。     

HKT800碳纤维微观结构与性能

为深入剖析国产HKT800碳纤维的微观结构和性能,用扫描电子显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱、X射线衍射仪、压汞仪等对HKT800碳纤维进行了表征,并与东丽T800碳纤维进行了对比分析,结果表明:HKT800碳纤维的表面带有沟槽,少量碳纤维截面呈腰果形,不同于T800碳纤维,且表面粗糙度较大;HKT800碳纤维拉曼测试ID/IG比值为1.07,表面微晶尺寸较小;2种碳纤维层间距均为0.347 nm,孔隙率均为17.4%,比较一致,但HKT800碳纤维堆叠尺寸、取向度略高于T800碳纤维,而微孔偏离碳纤维轴取向程度、微孔长度、微孔横截面平均切割线长度均略低于T800碳纤维,HKT800碳纤维中微孔尺寸、数量的分布也不同于T800碳纤维.     

影响PAN基碳纤维力学性能诸因素

一、引言PAN基碳纤维(简称CF)的力学性能与原料,纺丝工艺、预氧化和碳化工艺及设备息息相关。如何提高CF的力学性能,前人已经做了大量的研究工作。本文旨在依据前人经验为基础,将影响CF力学性能的诸多因素加以综合评述,以期对开发和研制高性能的CF能有所贡献。二、PAN原丝     

碳纤维微观结构研究进展

碳纤维的性能取决于其结构,尤其是微观结构。从碳纤维的表面结构、皮芯结构、微孔结构以及微晶结构等几个方面较系统地总结了目前国内外在碳纤维微观结构方面的研究进展,同时探讨了碳纤维的微观结构与性能之间的关系,以期为碳纤维的相关研究提供参考。     

碳纤维用聚丙烯腈新型共聚物的制备

通过采用丙烯腈、衣康酸、甲基丙烯酸正丁酯共聚合方法合成了一种新型聚丙烯腈共聚物。通过改变引发剂的用量、反应温度、单体配比等 ,确定了最佳反应条件 ,合成的粘均分子量为 2 70×1 0 5的新型共聚物 ,可用于碳纤维的研究     

PAN基碳纤维制备过程中的组成演变

通过对聚丙烯腈(PAN)原丝到碳纤维制备过程各阶段纤维质量和组成的变化的分析,研究了预氧化过程、低温碳化过程和高温碳化过程C、N、H和O的演变规律,结果表明:预氧化过程中伴随着O的结合,纤维中部分N、C和H发生脱除,N和H的脱除量随着O的增加量线性增加,其中1/4左右的H在此阶段脱除;低温碳化阶段是纤维大量脱除非碳成分...     

PAN基碳纤维碳化过程反应动力学研究

使用热失重分析(TGA)模拟了聚丙烯腈(PAN)预氧纤维在N2气氛中的碳化反应,并使用Kissinger和Ozawa法计算了碳化反应动力学相关参数。在室温～1400℃范围内,碳化反应可以分为三个阶段顺序进行,而且均符合一级反应级数模型。3步反应的活化能值Ea3>Ea2>Ea1,幂前指数A1>A3>A2,反应速率R1>R2>R3。分析表明:环化结构重排的化学反应是碳化步骤的控制反应。     

热解炭过渡层-中间相沥青基炭/炭复合材料的微观结构

借助偏光显微镜、扫描电镜、透射电镜对具有热解炭过渡层的中间相沥青基炭/炭复合材料的微观结构进行了研究。结果表明:材料的基体由热解炭和中间相沥青炭组成,在偏光显微镜下均呈现出光学各向异性。材料内部形成了多层次的界面结构,热解炭与纤维的界面连续,界面层内的石墨微晶择优取向度较高,晶格条纹排列规整;中间相沥青炭与热解炭界面不连续,为"裂纹型"界面,界面层内主要为非晶态碳。材料中炭纤维、热解炭、中间相沥青炭的石墨微晶大小逐渐增大,择优取向度逐渐增高,晶格条纹的排列逐渐规整。片层条带状结构的中间相沥青炭以及材料内的微裂纹平行于炭纤维轴向。     

静电纺丝聚丙烯腈基杂化复合纤维制备及其应用研究现状

聚丙烯腈是用于静电纺丝的主要高分子聚合物原料,采用静电纺丝技术制备聚丙烯腈基杂化复合纤维,或再经预氧化炭化制备纳米碳纤维的研究已取得了许多有意义的成果.为了对静电纺丝制备聚丙烯腈基有机无机杂化复合微纳米纤维及其碳纤维更深入的了解,介绍了静电纺丝的相关基本原理和技术进展.对以聚丙烯腈为主要聚合物原料,添加或不添加其他有机...     

低温炭化温度梯度对聚丙烯腈预氧纤维结构演变及碳纤维性能的影响

聚丙烯腈(PAN)预氧纤维在低温炭化阶段经热裂解重组而转化为具有乱层石墨结构雏形的低温炭化纤维,此阶段的温度调控对最终碳纤维的结构与性能有着重要影响。采用¹³C固体核磁共振谱图(¹³C-NMR)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)和力学性能分析等手段,研究预氧纤维在低温炭化阶段的反应进程、温度梯度调控对预氧纤维的结构演变和碳纤维结构及性能的影响。结果表明:PAN预氧纤维在低温炭化过程中,经450℃热处理后碳结构的支链化程度达到最大值0.99,当处理温度达到550℃后,以芳环链段的重组交联为主要反应。低温炭化温度梯度影响预氧纤维的结构演变进程,当采用350—450—650℃的梯度升温模式时,先经450℃处理的低碳纤维中—C—C基团的¹³C-NMR位移最大,表明纤维内的支化交联反应最多,再经650℃处理的纤维d₀₀₂以及相应高碳纤维的I_A/I_G达到最大,说明其无定形碳相对含量最多,因而最终碳纤维的力学性能最差;当采用350—550—650℃的梯度升温模式时,纤维内裂解与重组交联反应有序开展,低碳和高碳纤维的碳结构更优,最终碳纤维的致密性及力学性能得到提升。     

碳纤维及原丝用油剂研发及应用

介绍了聚丙烯腈基碳纤维及原丝用油剂的种类及其特性,论述了氨基改性硅油等几种碳纤维及原丝用主要油剂的研发进展。简述了国内碳纤维及其原丝用油剂的供需现状。讨论了国内外碳纤维专用油剂的发展趋势。     

碳纤维体密度与预氧化当量时间的相关性研究

温度和时间是预氧化过程中的两个重要参数,预氧化当量时间是将温度和时间综合起来考量的一个参数。对经过不同预氧化当量时间处理的预氧纤维样品和碳纤维样品进行体密度分析,找出了预氧化当量时间与预氧纤维体密度和碳纤维体密度的相关性,并对其影响机理进行了研究。研究结果表明:预氧化当量时间越长,预氧纤维体密度越大,对应的碳纤维体密度越低,并在一定范围内呈现线性关系。