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。     

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。     

聚丙烯腈原丝的预氧化

主要阐述了预氧化反应的机理、改善预氧化的方法和与预氧化研究相关的表征技术,制备高性能碳纤维所需预氧丝的预氧化程度,以及预氧化工艺和预氧丝的表征参数与最终碳纤维性能的关系。     

一种制备纳米碳纤维和三维有序纳米碳纤维堆积结构的催化剂及其方法

本发明涉及一种稀土金属氧化物担载过渡金属或过渡金属合金催化剂及利用在该催化剂上，乙醇或乙醇水溶液催化化学沉积制备纳米碳纤维和三维有序纳米碳纤维堆积结构的方法。催化剂由至少一种过渡金属或过渡金属合金担载在稀土金属氧化物上组成，各组分含量为过渡金属或过渡金属合金0．1％～90．0％，稀土金属氧化物10．0％～99．9％。     

PAN原丝直径对碳纤维收率的影响

对不同预氧化条件下两种直径PAN原丝的碳纤维收率进行了分析,并利用TG、XPS、NMR、Raman等测试表征方法,深入讨论了原丝直径对其碳纤维收率的影响。结果表明:预氧化温度越高,PAN原丝的碳纤维收率越高,相同工艺条件下粗直径PAN原丝的碳纤维收率高于细直径原丝的碳纤维收率,粗直径PAN原丝的热失重一直低于细直径原丝的热失重,细直径PAN预氧丝的预氧化程度高于粗直径PAN原丝的预氧化程度,而不同直径预氧丝表面元素及碳纤维表面微晶结构无差异。     

预氧丝皮芯结构的形成及其对碳纤维强度影响的研究

通过分析原丝的热力学性能和机械性能,研究了预氧丝皮芯结构形成的因素,了解了预氧丝皮芯结构和预氧丝密度与碳纤维拉伸强度之间的关系。     

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。     

连续碳纤维/尼龙12预浸带制备及性能研究

采用湿法粉末浸渍工艺制备了连续碳纤维增强尼龙12单向预浸带,通过碳纤维表面处理的方法改善尼龙12树脂粉末在碳纤维丝束上的分布,并研究碳纤维表面处理、走丝速度和悬浮液中尼龙12树脂粉末含量对预浸带树脂含量的影响。结果表明:碳纤维经过亲水性表面活性剂表面处理,有利于尼龙12树脂粉末均匀附着在丝束的内部和表面;当悬浮液中尼龙12树脂粉末的质量分数为12%,碳纤维走丝速度为0.50 m/min时,预浸带尼龙12树脂质量分数可稳定控制在25%左右;预浸带断面浸润性良好,具有较高的力学性能,最大拉伸强度为1 935 MPa。     

预氧化拉伸对PAN基碳纤维结构和性能的影响

借助X射线衍射、元素分析等表征手段,研究了聚丙烯腈(PAN)纤维在预氧化过程中拉伸对纤维孔隙结构、预氧丝氧含量和最终碳纤维力学性能的影响。结果表明:随着拉伸倍数的增大,PAN预氧丝的平均孔径和孔隙率均减小;经一定拉伸后PAN基碳纤维的强度和模量均有所增加,但当拉伸到一定程度后,PAN预氧丝的氧含量呈下降趋势,纤维未形成稳定的耐热梯形结构,PAN基碳纤维力学性能显著下降。     

吉林凯美克高性能碳纤维项目一次开车成功

11月8日, 吉林化纤集团全资子公司凯美克碳化车间1#精功线上, 一束束预氧丝经过低温碳化炉、高温碳化炉、上浆、干燥等工序, 进入碳纤维成品卷装环节.该条碳化生产线继10 月28日一次开车成功生产预氧丝后, 经过10天的精准调试, 成功生产出高性能碳纤维, 这标志着吉林化纤集团凯美克公司600 吨高性能碳纤维项目首条碳...     

柠檬酸钠生产工艺中脱色后的活性炭再生研究

柠檬酸钠生产过程中,因柠檬酸由发酵而来,其溶液中含有残糖、碳氢化合物、蛋白等杂质,高温过程中会发生相应的化学反应,造成溶液颜色加深,经活性炭处理后．进入下一工序,处理后的活性炭依据环保要求不能排放,因而必须妥善处理。本实验采用盐酸预处理、微波降解、氢氧化钠洗脱、氢氧化钾活化的方法对活性炭再生。研究表明：用20％的HCl进行对活性炭预处理;微波加热温度采用800--900℃,活性炭湿度在30％～40％;用20％的NaOH洗脱,90℃下反应1h,最后用熔融的无水氢氧化钾括化处理,再生后的活性炭活性恢复到原来的94％左右。     

含活性炭的聚（丙烯腈/乙烯胺）螯合纤维的制备

将粉状活性炭添加到聚（N-乙烯基甲酰胺/丙烯腈）原液中进行共混纺丝,经过化学改性制备了含活性炭的聚（丙烯腈/乙烯胺）螯合纤维。考察了活性炭的添加量和纺丝工艺条件对纤维性能的影响,确定了最佳工艺条件：活性炭的添加量为15%（wt）,凝固浴为40%（wt）DMSO水溶液,浴温为40℃,拉伸浴温度为75～80℃,所得纤维的力学性能较好。     

A facile and scalable coating technique of carbon fibers with carbon nanoparticles for surface adhesion enhancement of fibers and resin in 2D C/C composites

In order to improve mechanical properties of 2D carbon-carbon composite via increasing fiber/matrix interfacial adhesion, we have developed a simple, low cost and scalable method for carbon fibers (CFs) coating. This method is inspired to ink printing process in which pigments/dyes are transferred and set on the different surfaces via proper chemical bindings. For this purpose, we have used colloidal suspension of carbon nanoparticles in printing ink solution and coated the surfaces through dip-coating procedure. The results of SEM observations showed that colloidal suspension of nano-carbon particles in ink solution could be successfully used as a coating solution for preparing a uniform, well distributed and defect-free coating. Also water wettability measurement test has been conducted in order to evaluate the carbon coating on the surface chemistry of carbon nanofibers. The results revealed significant improvement on wettability of CFs after coating owing to abundant hydrophilic groups introduced from ink solution onto the surface of CFs (approved by FTIR spectroscopy). Finally, the mechanical properties of 2D C/C composites prepared by as-received and nano-coated CFs have been evaluated. The result of mechanical properties showed remarkable improvement in both flexural and shear strength of final composite by 15% and 18%, respectively.     

碳纤维增强水泥基复合材料的电磁屏蔽性能

利用弓形法测试了碳纤维质量掺量分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%时,碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)在低频段4~8 GHz和高频段8~18 GHz对电磁波的反射率,讨论了碳纤维质量掺量变化对反射率的影响。结果发现,碳纤维质量掺量相同、低频段时,反射率小于-10 dB,复合材料对电磁波表现出吸收性;高频段时,反射率大于-10 dB,复合材料对电磁波表现出反射性。低频段、碳纤维质量掺量为0.6%时出现最小反射率-15.1 dB;高频段、碳纤维质量掺量为0.4%时,出现最小反射率-19.4 dB。     

碳纤维/玻璃纤维复合纤维毡的介电和吸波性能

考察了碳纤维/玻璃纤维复合并浇注硅溶胶制成的纤维毡的介电和吸波性能。结果表明:碳纤维的分散对复合材料的介电性能有很大影响。复合材料的介电常数随着碳纤维含量的增加而增加,随频率的增加而降低,具有明显的频响效应。复合材料具有明显的双峰吸收性能,且最高吸收峰随着厚度的增加向低频移动。当w(碳纤维)=1%,复合材料厚度为6、7、8 mm时,反射率小于-10 dB的频段分别为4.2~10.5、3.9~9.3、3.8~7.7 GHz。     

异形微型碳纤维复合材料对混凝土力学性能的影响

通过轴心拉伸试验考察了棒状、片状(宽、窄)、波浪形这几种异形微型聚丙烯腈(PAN)基碳纤维复合材料对混凝土力学性能的影响。实验表明:碳纤维复合材料的加入可以有效、较大程度地提高混凝土的抗拉强度、强度和抗折强度。其中,与基准混凝土相比,异形微型碳纤维增强混凝土的抗拉强度最大可提高64%;增强混凝土的标号最大可从C40~C45级增加为C60级;随着复合材料比表面积和的增加,增强混凝土的强度和抗折强度最大可分别提高45.6%和50.6%;此外,在相同尺寸及比表面积下,波浪形碳纤维混凝土比片状碳纤维混凝土更难被折断。以上均证明PAN基碳纤维复合材料对混凝土有较好的增韧作用。     

活性炭纤维的结构调控及其在水处理中的应用

介绍了活性炭纤维的孔结构、表面化学性质及吸附性能,在此基础上阐述了化学气相炭沉积、电极氧化、溶液浸渍、等离子体改性等8种活性炭纤维的结构调控方法,并展望了活性炭纤维在水体净化、有机废水处理和含重金属废水处理中的应用前景.     

壳聚糖的制备及其液晶表征

天然高分子材料壳聚糖因其具有抗菌性且具有类似纤维素的性质:可再生、良好的生物相容性、分子具有双螺旋结构、分子结构具有刚性等,且壳聚糖分子还具有良好的抗菌性,其在纺织领域被人们广泛关注。但壳聚糖纤维存在强度不高的缺点,而液晶化合物具有高强度的优点,故对其液晶性的研究日益增多。本文利用浓碱法自制的虾壳壳聚糖在乙酸中液晶临界质量分数仅为1%,并通过偏光显微镜观察到其在酒石酸、丙酸和对甲苯磺酸溶液中显示出典型的胆甾型液晶所具有的指纹状织构,即具有溶致液晶性。壳聚糖在羧酸溶液中随着羧酸的碳链增长,其液晶织构的螺距值亦逐步增大:在甲酸中为13.8~15.5μm,在乙酸中为15.5~17.2μm,在丙酸中增至19.8~22.4μm。     

A novel method to graft carbon nanotube onto carbon fiber by the use of a binder

A novel method is developed for grafting multiwall carbon nanotubes (MWNTs) onto the surface of polyacrylonitrile‐based high strength (T300GB) carbon fiber. Functionalized MWNTs were well dispersed in the PVA solution and the carbon fiber was dip‐coated in this solution. After heat treatment of the coated carbon fiber under a nitrogen atmosphere, MWNTs with carboxyl groups were grafted onto the functionalized carbon fiber via chemical interaction. The resulting materials were characterized by Fourier transform infrared (FTIR), X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS), Field emission scanning electron microscopy (FESEM), Raman spectrum and mechanical testing. FESEM observations revealed uniform coverage of carbon nanotubes on carbon fiber. The carbon fiber grafted with MWNTs improved the tensile strength by 12% with respect to the pristine carbon fiber. These results are supportive of good interfacial bonding between the carbon nanotubes (CNTs) and carbon fiber. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci., 2013     

电子束辐射接枝对PAN基碳纤维的表面改性

采用电子束加速器辐射接枝方法对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维进行表面改性,研究了接枝单体种类对接枝率及其环氧树脂基复合材料力学性能的影响,分析了辐射接枝前后PAN基碳纤维的表面形貌与化学结构以及其复合材料界面断口的形貌变化。结果表明:电子束辐射接枝改性的PAN基碳纤维表面粗糙度增加,表面活性官能团增多,与树脂的机械锲合作用增强,其树脂基复合材料断口表而较为平整;乙二胺/水溶液体系是辐射接枝改性的理想溶液,在200 kGy的电子束辐射下,PAN基碳纤维表面的接枝率为6.66%,复合材料的层间剪切强度提高了45.1%。