PAN基高模量炭纤维的制备及其性能的研究

本文采用高温热处理法制备ＰＡＮ基高模量炭纤维（ＰＡＮＨＭＣＦ）。着重研究了最高热处理温度和升温速率对ＰＡＮ基炭纤维（ＰＡＮＣＦ）宏观性能和微观结构的影响。实验结果表明：采用密闭式真空感应石墨化炉能够制备ＰＡＮＨＭＣＦ（抗拉模量＞４００ＧＰａ，抗拉强度≥２．５０ＧＰａ）；随着最高热处理温度的升高，ＰＡＮＣＦ的抗拉模量显著提高；欲制备ＰＡＮＨＭＣＦ（抗拉模量＞４００ＧＰａ），可以采用高温热处理法，最高热处理温度要在３０００℃左右；ＰＡＮＣＦ的抗拉强度随最高热处理温度的升高而降低；在一定范围内，加快升温速率可以改善ＰＡＮＨＭＣＦ的抗拉强度。本文还对ＰＡＮＣＦ的抗拉模量、抗拉强度和电阻率等性能变化的原因进行了讨论。     

PAN基ACFs对甲醇吸附性能的研究

研究了PAN基炭纤维预氧毡、炭毡、空气氧化毡、KOH活化毡对甲醇的吸附性能。吸附实验是在室温下采用鼓泡法进行的,以高纯氮气为载气使甲醇饱和蒸气通过吸附床层（装填量为1g),按一定的时间间隔取点,采用气相色谱检测出口气的浓度。实验发现活化程度高的ACF对甲醇蒸气表现出较高的吸附能力,防护时间较长,可超过6min。     

空气氧化刻蚀提高PAN基炭纤维抗拉强度的研究

用空气氧化刻蚀（附浸渍预处理）的方法对通用级（类似T－300）PAN基炭纤维进行处理。以NaOH,HNO3,H2SO4,(H2SO4 KMnO4)为浸渍液，研究了直接空气氧化刻蚀中的氧化温度，氧化时间，浸渍液浓度等因素对炭纤维抗拉强度的影响。结果表明：在优化工艺条件下，炭纤维的抗拉强度可由3．73GPa提高到4．52GPa。     

PAN基炭纤维市场需求预测

通过对市场需求预测方法的分析,就国内PAN基炭纤维市场需求特点,对未来市场进行了定性和定量预测.     

我国PAN基炭纤维发展的对策

回顾我国过去发展炭纤维过程中存在的问题,作了针对性的分析,同时对将来发展的对策提出一些建议。     

PAN基炭纤维中SP~2杂化的C-C原子共价键距与微观结构之间关系的研究

利用X射线衍射方法,对不同碳化温度下制备的PAN基炭纤维样品的结构参数（La、Lc、d002）及sp2杂化的碳原子层面内的C－C原子键距a0进行了测量,给出了层面内C－C原子键距随结构参数的变化规律,同时对炭纤维的电子特性进行了初步讨论。     

PAN基炭纤维市场需求预测

通过对市场需求预测方法的分析,就国内PAN基炭纤维市场需求特点,对未来市场进行了定位和定量预测。     

聚丙烯腈基炭纤维组织结构表征与性能分析

采用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)及化学分析法等测试技术对4种PAN基3K炭纤维(2种国产炭纤维、1种国外原丝国内炭化纤维、一种日本炭纤维)的表面形貌、组织结构及化学组成等方面进行了表征,并分析了材料的微观结构组织与宏观性能的关系。结果表明:相比日本炭纤维,国产炭纤维表面缺陷多、微观结构不完整、R值大、杂质含量多等因素决定了其具有较低的拉伸强度。     

聚丙烯腈基炭纤维经济性能研究

作为一种重要的高科技新材料，聚丙烯腈（PAN）基炭纤维在国内外正向高性能、多品种和大规模方向发展。本文根据国内炭纤维工业的发展现状，通过年产200吨T300级12kPAN基炭纤维项目的案例分析其经济性能。由成本和经济效益分析，阐述了其规模经济性，以及通过盈亏平衡分析、敏感性分析和概率分析。说明了该项目具有较强的抗风险能力，为我国炭纤维的产业化发展提供参考依据。     

PAN基炭纤维中SP^杂化的C—C原子共价键距与微观结构之间关系的研究

利用Ｘ射线衍射方法,对不同碳化温度下制备的ＰＡＮ基炭纤维样品的结构参数及ｓｐ６２杂化的碳原子层面内的Ｃ－Ｃ原子键距ａ０进行了测量,给出了层面内Ｃ－Ｃ原子键距随结构参数的变化规律,同时对炭纤维的电子特性进行了初步讨论。     

碳纤维直径对结构和性能的影响

借助于光学显微镜、扫描电镜和单丝的机械、电性能测试,探讨了PAN原丝直径对预氧丝和碳纤维模截面结构、碳纤维抗张强度、电阻率的影响。结果表明:预氧丝的芯直径随丝的直径增大而增大;粗碳纤维的结构不均匀性比细纤维严重,且在较粗的碳纤维横截面上会出现中空。在一束碳纤维中,随着纤维直径增大,单丝抗张强度下降,电阻率上升。     

活性炭纤维吸附性能和表面结构的研究

以聚丙烯腈预氧毡为原料,使用水为活化剂制得活性炭纤维。20℃时,考察了活性炭纤维对碘、苯酚和亚甲基蓝的吸附性能。并与颗粒活性炭的吸附性能作了比较,结果表明：活性炭纤维的吸附能力比颗粒活性炭的吸附能力强,吸附速率快2～5倍,表面分析表明：活性炭纤维表面含有许多种官能团。并有较好的热稳定性。     

高温热处理温度对PAN基碳纤维结构和力学性能的影响

考察了热处理温度对ＰＡＮ基碳纤维结构和力学性能的影响，为进一步提高碳纤维的力学性能提供了理论依据。     

MC尼龙—碳纤维复合材料的制备

在单体浇铸尼龙的聚合过程中加入１０％各向同性沥青基短切碳纤维,研究了温度及催化剂和活化剂用量对聚合的影响,结果表明：这些参数对聚合物相对分子质量影响很大,而空气湿度对聚合的干扰更为严重;对聚合物的性能测试显示：该尼龙导热系数明显提高,耐压缩性和抗弯曲性得到改善,抗冲击强度有所下降。     

碳纤维含量对PMMA-PMA基复合材料显微结构及力学性能的影响(英文)

以甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)和丙烯酸甲酯(polymethyl acrylate,PMA)为原料、短切碳纤维(Cf)为增强相,采用悬浮聚合法制备碳纤维增强聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸甲酯基复合材料(carbon fiber-reinforced polymethyl methacrylate-polymethyl acrylate matrix composites,Cf/PMMA-PMA)。研究碳纤维含量(质量分数,下同)对Cf/PMMA-PMA显微结构及力学性能(抗折强度、抗压强度和拉伸强度)的影响。结果表明:随碳纤维含量增加,Cf/PMMA-PMA的挠度呈线性增长,而抗折强度、抗压强度和拉伸强度呈先增大后减小趋势。当碳纤维含量为15%时,Cf/PMMA-PMA的抗折强度、抗压强度和拉伸强度分别达到最大值115.5、244.6MPa和158.6MPa。     

Y形沥青基炭纤维的制备及不熔化处理对其性能的影响

采用Y形喷丝板，以中间相沥青为原料熔纺出Y形纤维，考察了Y形沥青纤维的纺丝特点。实验表明，Y形沥青纤维具有较高的分子取向，其炭化纤维具有较高的力学性能。研究了不溶化恒温时间对Y形炭纤维性能的影响，利用电子扫描显微镜（SEM）分析了纤维的微观结构。     

PAN基炭纤维中SP2杂化的C-C原子键距对电阻率影响的研究

利用激光Raman散射方法，从Fitzer碳键键距出发，得到不同碳化温度下制备的PAN基炭纤维样品中SP^2杂化的C—C原子键距a0。利用四点法对各样品的电阻率进行了测试，给出了电阻率随C—C原子键距a0的变化规律，并对这种变化规律从电子结构角度进行了初步探讨。结果表明，SP^2杂化的共价电子向传导电子的转移及结构发展的更完善共同导致了PAN基炭纤维的电阻率随碳化温度的升高而降低。     

碳纤维增强铸型尼龙力学性能研究

考察了碳纤维的表面处理及加入量对碳纤维增强铸型（CFRMC）尼龙力学性能的影响。并且X射线光电子能谱（XPS）和扫描电子显微镜（SEM）对纤维表面和CFRMC尼龙表面进行了研究。     

PAN基碳纤维的表面改性研究

研究以ＮａＯＨ为电解质溶液，采用阳极氧化法对国产中强低模ＰＡＮ基碳纤维进行表面处理时，阳极氧化电流强度，时间和溶液浓度等因素对碳纤维力学性能的影响，并对力学笥能变化的原因进行了初步探讨。结果表明，控制适宜的阳极氧化条件可以提高碳纤维的拉伸强度。     

PBO/T700层间混杂复合材料弯曲及压缩性能研究

研究了PBO纤维与T700碳纤维层间混杂复合材料的弯曲性能和压缩性能。利用材料万能试验机研究了混杂复合材料的弯曲强度和弯曲模量、压缩强度和压缩模量随混杂比的变化情况,同时对混杂复合材料的弯曲破坏和压缩破坏模式进行了研究。研究结果表明,混杂工艺能够使PBO纤维复合材料的弯曲强度从542MPa增大到1120MPa,压缩强度从233.2MPa增大到702MPa;PBO纤维复合材料和T700碳纤维复合材料弯曲和压缩试样的破坏模式分别表现为典型的韧性破坏和脆性破坏,PBO/T700层间混杂复合材料的弯曲和压缩破坏模式随着混杂比增大,逐渐从韧性破坏转变为脆性破坏。