石油沥青基碳纤维

前言沥青基碳纤维通常分成两类。一类是通用型(GP)碳纤维,其结构是各向同性。另一类是高性能型(HP)碳纤维,其特微是高弹性模量。这两类碳纤维都由沥青制得,可是它们的现状及其主要问题却大不相同。通用型碳纤维(GPCF)首要的问题是研究如何完善以合理价格提供大规模产品的工艺及其应用开发。另一方面,许多公司及研究所积极地进行了高性能碳纤维(HPCF)制备方法的技术开发,这是因为市售碳纤维的性能还没有     

世界高性能碳纤维的生产、市场与应用

先进复合材料具有高比强度、高比模量等特性，与传统结构材料相比有一系列突出优点，因此在航天航空、国防军工、交通运输、土木建筑、体育休闲、清洁能源、电子信息等领域获得广泛应用。高性能碳纤维是先进复合材料最重要的增强材料，对国防军工和国民经济都有举足轻重的影响。了解世界高性能碳纤维的生产、市场与应用对发展我国碳纤维工业和先进复合材料有重要参考价值。１世界高性能碳纤维（聚丙烯腈基）的生产能力犤１犦－犤２犦2002年世界高性能碳纤维（指聚丙烯腈基碳纤维，以下略）的生产能力约为31000吨，其中小丝束碳纤维约为23000…     

用于高性能碳纤维高级沥青的研制

1 引言中间相沥青,经溶融纺丝,不融化、碳化、石墨化处理,可以得到高性能碳纤维。这种中间相沥青的制造方法有许多种,在这里以3种煤焦油沥青为原料,用四氢化荼进行氢化处理再经热处理得到中间相沥青,对这种中间相沥青和初原料的特性进行了比较,并且对用于制备高性能碳纤维的高级沥青进行了评价。     

熔融纺丝制备沥青碳纤维

尽管采用熔融纺丝可以制备沥青基炭纤维,但由于中间相沥青具有特殊的流动性,使其生产加工十分困难。中间相沥青象许多流体一样,均为非牛顿流体,但它的粘度对温度的敏感性比其它纺丝原料强的多。本文引用了力和能量平衡来论证工艺条件的变化和原料性质对中间相沥青的可纺性的影响,结果表明:在熔融纺丝过程中,中间相沥青的粘度对温度的强烈依赖性使纤维丝产生应力,其大小趋近于单丝的极限抗拉强度。因此,在沥青基炭纤维的制备过程中,温度和传热速率的控制是十分重要的。     

日本碳纤维工业新进展

综述了近三年日本碳纤维制造加工过程、新型碳纤维的进展,预测了碳纤维工业的发展前景。     

短切PAN基碳纤维导电沥青混合料性能试验研究

为了确定碳纤维导电沥青混合料的合理碳纤维掺量,选用短切聚丙烯腈(PAN)基碳纤维作为导电相材料,通过大量室内试验分析了碳纤维掺量对导电沥青混合料AC-13C的马歇尔性能和导电性能的影响,并验证了其路用性能。结果显示,相同油石比下,随着碳纤维掺量的增加,导电沥青混合料的毛体积密度、沥青饱和度和马歇尔稳定度呈先增后减的变化趋势,空隙率和矿料间隙率呈先减后增的变化关系,而流值一直增大。通过对碳纤维掺量不同范围的沥青混合料分别采用AC、调整和SMA的技术标准,确定了合理的最佳油石比,且最佳油石比与碳纤维掺量之间呈良好的半对数相关关系。同时,在最佳油石比下,导电沥青混合料电阻率的对数与碳纤维掺量之间呈良好的幂函数关系,且0.1%碳纤维掺量的沥青混合料的各项路用性能指标均达到气候条件要求高的改性沥青混合料和SMA的技术要求。因此,适宜的碳纤维掺量对导电沥青混合料可起到优良的增强作用,并形成稳定的导电网络,综合各项性能和导电发热的技术要求,建议碳纤维的适宜掺量取0.1%。     

三种中间相沥青制备碳纤维

对三种中间相沥青,即热溶的,超临界萃取的和酸催化的三菱公司AR沥青,作为制备高性能炭纤维的前驱体作了评价,比较这些沥青的可纺性与所获炭纤维的力学性能,发现超临界萃取的和三菱公司AR沥青显示出良好的可纺性,由此制备的炭纤维具有非常高的扬氏模量和抗拉强度,以及很低的电阻值。     

沥青基碳纤维的显微结构

各向同性沥青基碳纤维在结构上存在着不均匀性,既存在着有序排列程度较高的晶区,又存在着有序程度较低的非晶区。晶区由无规取向的片状微晶组成,微晶之间相互缠绕,并通过分叉形成网状结构。由发展不充分的微晶或无定形碳组成的非晶区镶嵌在微晶之间的“网眼”中。微晶的尺寸及有序化程度随着热处理温度的升高而增加。微晶大多存在着不同程度的弯曲或畸变,而弯曲或变畸的程度是由微晶中碳片层的大小及错排情况决定的。片层的错排分为两类,一类是若干片层在同一部位发生错排,从而构成亚晶界;另一类是片层错排混乱地分布在微晶中的不同部位,它导致微晶有序化程度的降低。     

碳纤维的应用及市场

自1959年日本的进藤昭男发明了用聚丙烯腈纤维(PAN)制造碳纤维以来,碳纤维发展迅猛,已成为独立完整的新型工业体系,在新技术、新材料领域中有着举足轻重的地位,备受世人关注。     

用于高性能碳纤维的中间相沥青

用溶剂分离法制备适用于高性能碳纤维的中间相沥青。从加氢煤焦油沥青的丙酮不溶份,可得到具有可纺性良好的中间相沥青。从这种沥青得到的碳纤维要比按常规的热处理方法得到的碳纤维显示出更好的性能。碳纤维的抗拉强度大于4.5GPa,弹性模量大于600GPa。用元素分析、溶剂抽提分析、红外光谱仪来检测由溶剂分离法制得的中间相沥青(SFMP)与由常规的热处理法制得的中间相沥青(HTMP)之间的差别,也可以用偏光显微镜和~(13)C-核磁共振仪来估测SFMP和HTMP中的中间相(定向分子)含量。元素分析、溶剂抽提分析、红外光谱仪的结果表明,SFMP的脂肪族结构高于HTMP,并认为HTMP比SFMP含有较高分子量的组分。用偏光显微镜估测两种沥青的中间相含量均接近100%,但是对于SFMP在~(13)-CNMR中的中间相信号强度高于HTMP。     

中间相沥青碳纤维裂纹分析

采用扫描电子显微镜等仪器分析了中间相沥青初生纤维、不熔化纤维及碳化纤维的表面形态结构以及裂纹对碳化纤维力学性能的影响,探讨了中间相沥青经纺丝,不熔化处理及碳化处理过程产生裂纹缺陷的因素。     

高性能沥青基碳纤维原料的组成及结构鉴定

本文对两类煤系沥青基碳纤维原料的组成和性质进行了测定和研究。结果表明,煤焦油沥青和煤液化残渣(SRC)经过合适的工艺处理路线,都有可能作为高性能沥青基碳纤维的原料。而工艺处理的条件必须依据原料的不同组成和各种物理化学性质来确定.原料组成和性质的研究是生产煤系沥青基碳纤维的重要前提。     

纺丝条件对沥青基碳纤维性能的影响

纺丝条件对沥青基碳纤维性能的影响Ｇ．Ｚ．ＬｉｕａｎｄＤ．Ｄ．Ｅｄｉｅ引言中间相沥青基碳纤维具有杨氏模量高，热导率大，密度小等优点。这种独特的性能使沥青基碳纤维得到竞相开发和应用。沥青基碳纤维的刚性及热导率与类石墨层沿纤维轴的择优取向有直接关系。因而，...     

我国聚丙烯腈碳纤维工业的现状

我国碳纤维工业正面临着大发展的机遇，最关键的问题是解决国产碳纤维的预浸料工艺，同时要研究高性能的ＰＡＮ原丝，进一步提高碳纤维的性能，并对研究方向和内容提出了一些设想。     

聚丙烯腈基碳纤维

聚丙烯腈（PAN）基碳纤维（CF）具有优异的综合性能,在市场竞争中处于优势。虽然它已规模化生产,但研究和提高工作一直在进行。技术不断进步,产品性能不断提高,产量与日俱增,价格日趋下降,应用领域不断拓宽。本文着重阐述PAN基碳纤维的新工艺、新进展和新应用。     

沥青增塑熔纺聚丙烯腈基碳纤维前驱体纤维的制备与性能

为了降低聚丙烯腈(PAN)的熔点和提升熔纺PAN纤维的性能,本文以各向同性萘沥青(INP)和煤焦油沥青(ICP)作为增塑剂,比较了二者对85∶14∶1摩尔比的聚(丙烯腈-丙烯酸甲酯-4-丙烯酰氧基二苯甲酮)三元共聚物(P(AN-MA-ABP))的增塑效果。优选1wt%的INP与P(AN-MA-ABP)充分混合、熔融纺丝、牵伸制备了1wt%INP/P(AN-MA-ABP)共聚物纤维,并研究了紫外(UV)辐照时间对1wt%INP/P(AN-MA-ABP)共聚物纤维的影响。结果表明：相比于稠环结构的ICP,长链含硫杂环结构的INP具有良好的增塑效果。制备的1wt%INP/P(AN-MA-ABP)共聚物纤维直径约52μm,拉伸强度约250 MPa,表面光滑,结构致密。UV辐照时间从0 min增加到60 min,纤维表面氧含量由17.3%提高到26.0%。氮气条件下,环化起始温度由303.8℃降到292.4℃,环化峰值温度由318.0℃降到308.8℃。空气条件下,环化起始温度由299.9℃降到295.0℃,环化峰值温度由316.4℃降到312.6℃。UV辐照20 min,氮气条件下800℃时纤...