预氧丝体密度对聚丙烯腈基碳纤维本体性能的影响

通过调整预氧化温度及走丝速度,研究了两者对聚丙烯腈基预氧丝体密度的影响,并进一步研究了预氧丝体密度对碳纤维体密度、拉伸强度及拉伸模量的影响。结果表明:提高预氧化温度有利于预氧丝体密度的增加,而走丝速度提高后预氧丝体密度有所下降;碳纤维体密度会随着预氧丝体密度的增加而降低;随着预氧丝体密度的提高,碳纤维拉伸强度出现先上升后下降的趋势,但是预氧丝体密度对拉伸模量影响不大。     

高温碳化工艺与聚丙烯腈基碳纤维力学性能的关联性

考察了2种由不同规格聚丙烯腈原丝制成的碳纤维在高温碳化过程中力学性能与高温碳化工艺的相关性。试验结果表明:碳纤维的拉伸强度随着高温碳化最高温度的提高而增加,两种不同规格碳纤维在高温碳化最高温度分别超过1 500℃和1 550℃后拉伸强度开始呈下降趋势;碳纤维的弹性模量随着高温碳化温度的提高而增加;在高温碳化时间40 s前,碳纤维的力学性能随停留时间延长而提高,这说明40 s之前时间驱动效应明显;在-2.5%~-5.0%牵伸条件下,弹性模量随牵伸率增加而增加,抗拉强度在牵伸率为-3.5%时出现峰值。     

干喷湿纺聚丙烯腈原丝的预氧化和碳化工艺

分析了预氧化时间、温度对预氧丝密度的影响,研究了预氧丝密度和牵伸率以及张力、碳化升温速率与碳纤维抗拉强度之间的关系。试验结果证明:延长预氧化时间和提高预氧化温度,预氧丝密度提高;当预氧丝密度为1.355 g/cm3时,得到的碳纤维的强度最高;当预氧化牵伸率为0.93%时,对应的碳纤维强度为4.84 GPa;在300℃/min低温碳化升温速率和1000℃/min高温碳化升温速率下,可以得到高性能碳纤维。     

低温石墨化对碳纤维性能的影响

使用高温石墨化炉对实验室自制的高强中模碳纤维进行连续石墨化处理,制备得到了强度4.86 GPa、模量541 GPa的高强高模碳纤维,并详细研究了石墨化处理过程中主要工艺参数对碳纤维结构与性能的影响。研究结果探索掌握了低温石墨化(1 600~2 200℃)过程中,不同处理温度对碳纤维密度、拉伸强度、拉伸模量等性能的影响规律。     

高温碳化张力对碳纤维性能影响

在碳纤维生产过程中张力贯穿于整个工艺过程,张力控制的划分可分为两个部分,一是预氧化张力控制;二是碳化张力控制。借助在线张力仪详细研究了特定工艺条件下的高温碳化张力对6K碳纤维拉伸强度、弹性模量和密度的影响。     

大豆蛋白质塑料特性的研究

考察了不同的湿度环境对大豆蛋白质塑料力学性能的影响，随着环境湿度提高，拉伸强度下降，断裂伸长率提高，差示扫描量热（DSC）曲线的峰升高；拉伸强度随着测试温度的提高而下降并且在高温时如140℃也能检测到拉伸强度；储能模量随温度升高而下降，随甘油含量的增加，力学损耗峰出现在更低的温度，随时间延长，模量逐渐升高，温度越高，模量升高越快。     

中小型无人机用国产碳纤维复合材料拉伸性能研究

研究测试了不同国产碳纤维预浸料的拉伸性能,包括T700中温固化0°/90°拉伸性能、T700高温固化0°/90°拉伸性能、T800高温固化0°/90°拉伸性能。0°拉伸强度最大达到2062Mpa(江苏恒神),拉伸模量最大139GPa, 90°拉伸强度最大51Mpa,拉伸模量9.15GPa, 0°压缩强度最大1171MPa,压缩模量130GPa, 90°压缩强度最大达到187MPa,而T700和T800高温固化国产碳纤维的性能更加优异,0°拉伸强度高了将近1500MPa,拉伸模量提高了将近100GPa左右。结果表明,目前国产T700中温固化碳纤维预浸料力学性能基本与进口材料相当,大于中小型无人机拉伸性能设计准则,能够满足中小型无人机的结构设计和生产。     

PAN基碳纤维连续石墨化过程中的取向性

利用XRD研究了PAN基碳纤维在连续高温石墨化和热牵伸石墨化过程中纤维内石墨微晶沿纤维轴择优取向性的变化。结果表明：碳纤维中石墨微晶的择优取向性随石墨化温度的提高和热牵伸的增大而增加。两种工艺中纤维的拉伸模量均随微晶取向性的增加而增大,但在获得相同的模量下其取向参数却不同;碳纤维的拉伸模量不仅仅取决于石墨微晶的择优取向,而且与晶体的大小有关。另外,经过3000℃的高温处理后,纤维的择优取向参数Z仅为14.71°,说明纤维中乱层石墨的层面仍没有高度取向。     

一种高强碳纤维力学性能测试方法

力学性能作为评价高强碳纤维产品性能的重要指标,研究其影响因素显得尤为重要。通过改变制样过程中胶液种类、胶液配比、固化温度以及补强温度等因素,可达到提高高强碳纤维力学性能目的[1]。经过实验最终确定选用测试方法是:以TDE-85、粉末状DDM、丙酮作为胶液;其最佳胶液配比为TDE-85∶粉末状DDM∶丙酮=100∶40∶120(质量比);固化温度60℃、1 h,80℃、1 h,120℃、2 h;补强温度60℃、1 h。以T800H为试样测试结果:拉伸强度为5771 MPa,拉伸模量为235 GPa,加引伸计后拉伸模量为294 GPa;厂家T800H拉伸强度标准值为5490 MPa,拉伸模量为294 GPa。实验结果拉伸强度标准值比厂家给的标准值高280 MPa,拉伸模量吻合。     

乒乓球拍用复合材料的成形工艺与性能研究

研究了成型温度和成型压力对兵乓球拍用碳纤维复合材料弯曲强度、弯曲模量和拉伸强度的影响,并对断口形貌进行了观察。结果表明,随着成型温度和成型压力的增大,碳纤维复合材料的弯曲强度和弯曲模量都呈现先增加而后减小特征,在成型温度为380℃、成型压力为4.7MPa时取得弯曲强度和弯曲模量最大值。随着成型温度和成型压力的增大,碳纤维复合材料的拉伸强度呈现先增加而后减小特征,在成型温度为380℃、成型压力为4.7MPa时取得拉伸强度最大值,为1.71GPa。碳纤维复合材料适宜的成型工艺为:成型温度380℃、成型压力4.7MPa。     

阳极氧化通电电流对碳纤维层剪强度及界面亲和性的影响

利用阳极氧化表面处理装置,碳酸氢铵作为电解质,以恒定的处理时间,对直流电源的电流进行调节,研究电流对直径5μm的6KPAN基碳纤维层间剪切强度和拉伸强度的影响,并通过SEM对拉伸试样的断面进行观察和对比,研究电流对界面亲和性的影响。结果表明,通电电流增大,层间剪切强度增大;合理调节通电电流,有效提高环氧树脂和碳纤维粘结强度,纤维与树脂的界面结合紧密,使纤维复材的整体承载能力增强,复丝强度较好。根据研究,直径5μm的6KPAN基碳纤维通常最佳电流强度应控制在20~25mA/K。     

轴棒法C／C复合材料室温及高温拉伸性能研究

研究了轴棒法C／C复合材料在室温及高温下的轴向拉伸性能,并用扫描电镜观察了高温拉伸试样的断口形貌。结果表明,轴棒法C／C复合材料在室温及高温下的断裂模式不同,且高温下的拉伸强度高于室温下的拉伸强度;以常压炭化结束的C／C复合材料开孔率变大,室温及高温下的拉伸强度小于以高压炭化结束的C／C复合材料。     

Gel-spun carbon nanotubes/polyacrylonitrile composite fibers. Part III: Effect of stabilization conditions on carbon fiber properties

The oxidative stabilization process of gel-spun carbon nanotube (CNT)/polyacrylonitrile (PAN) composite fibers have been studied and optimized. Optimum stabilization time depends on both the applied tension and temperature. Various characterization methods including thermal shrinkage, dynamic mechanical analysis, infrared spectroscopy, and wide angle X-ray diffraction are used to monitor the chemical and structural evolution during stabilization and carbonization. The relationship between the stabilization conditions of CNT/PAN composite fiber and the tensile properties of the resulting carbon fibers were investigated. By optimizing stabilization conditions, CNT/PAN based carbon fibers with a tensile strength of 4 GPa and a tensile modulus of 286 GPa were obtained using batch carbonization processing at 1100 °C.     

煤加氢热解沥青制备通用级沥青碳纤维的研究

以煤加氢热解沥青为原料,采用空气氧化和氮气吹扫处理,制备了可纺沥青,收率超过70％。可纺沥青经过纺丝、预氧化和炭化,制得通用级沥青碳纤维。实验结果表明,沥青碳纤维直径12．2um、抗拉强度623MPa、模量30．5GPa、伸长率2．05％。     

玄武岩纤维混凝土耐高温性能分析

对不同玄武岩纤维体积率混凝土进行室内高温试验,总结与分析了温度和纤维体积率对混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和静弹性模量的影响规律。研究结果表明:玄武岩混凝土的抗压强度、抗拉强度和弹性模量均在200℃高温出现拐点,200℃高温后玄武岩纤维混凝土的力学性能均出现不同程度的降低;混凝土的力学性能随玄武岩纤维体积率的增大而呈现出先增大后减小的趋势,最优的玄武岩纤维体积率为0.15%;玄武岩再生混凝土的力学性能随再生骨料取代率的增大而减弱,再生骨料取代率不宜大于30%。     

Improvements of the Tensile Properties of Recycled High Density Polyethylene (HDPE) by the Use of Carbonized Olive Solid Waste

Recycling of plastic poses several concerns to manufacturers. The most important concern is the unpredictable of their mechanical properties (modulus of elasticity, tensile strength and ductility). Olive solid waste, an abundant material usually thrown into land causing harms to environment was mixed with HDPE plastic and used as a filling material. The mixture was fed to a house made extruder operating at different speed and temperature. Two carbon particle sizes range (less than 150 µm and 180–250 µm) were used. The effect of carbon contents from 0 to 10% wt/wt and operating conditions were tested on the mechanical properties of the recycled HDPE plastic. It was found that up to 5% wt/wt carbon of less than 150 µm resulted in a noticeable improvement of modulus of elasticity and tensile strength. The optimum value of modulus at carbon particle size 180–250 µm was found at 2.5 olive solid carbon content. Increasing screw speed was found to increase tensile modulus and strength of used plastic. This was related to melt viscosity and reduction in particle size. An increase in processing temperature was found to improve tensile properties up to certain point where degradation of polymeric matrix begins to occur and therefore tensile properties deteriorate.     

不饱和聚酯浇铸体拉伸性能与固化度的关系

本文讨论了常温固化不饱和聚酯树脂浇涛体的拉伸强度、拉伸模量、断裂延伸率与固化度之间的关系。验证了浇涛体最高拉伸强度不与最高固化度同步出现的现象。