影响粘胶基碳纤维收率和性能的因素研究

粘胶纤维是目前生产碳纤维的三大原材料之一。由于粘胶基碳纤维所固有的缺点,使其应用范围受到限制,也限制了它的发展,但由于它本身所具有的独特性能,在导弹、火箭等战略武器的应用领域具有不可取代的作用。本文主要详细介绍了制备过程对粘胶基碳纤维收率和性能的影响,并对粘胶基碳纤维的发展前景作了展望。     

n-C7H16/CCl4热解处理对粘胶基碳纤维性能的影响

采用浸渍热解法,以n-C_7H_(16)/CCl_4为热解质,讨论浸渍液体积比、热解温度等对粘胶基碳纤维(RCF)拉伸性能的影响。结果表明,经热处理后纤维线密度降低,表面缺陷减少,当n-C_7H_(16)/CCl_4为2:3(体积比),热解温度900～1100℃时,碳纤维拉伸强度可提高17％。用韦氏统计理论对强度分布进行分析.证实经热解处理后,RCF强度分布更集中,均匀性更好。     

高强聚丙烯腈碳纤维复丝拉伸强度的测试

以东丽T700SC-12K碳纤维为样品,详细研究了碳纤维复丝拉伸测试过程中影响制样的因素,主要包括环境温度和湿度、胶液配比、浸胶时间、加强片以及样条和加强片固化温度。结果表明:随湿度增加,碳纤维拉伸强度下降;配置胶液时需选择合适的配比;浸胶时间长短对碳纤维拉伸强度影响不大;加强片厚度选择要适中;样条和加强片固化温度高会造成碳纤维拉伸性能的下降。     

测定较大K数碳纤维拉伸强度样品的制备

本文简要介绍了较大数碳纤维拉伸强度样品的制备工艺,并对采用各国树脂配方制样进行了比较探 K 讨,总结出了适合国内测定较大数碳纤维拉伸强度样品的制备方法。     

不同预处理条件制备粘胶基ACF的吸附性能研究

本文通过改变制备活性碳纤维（ＡＣＦ）的预处理条件（预处理剂种类、预处理浸渍时间预处理浸渍温度、预处理剂浸渍浓度）,随后在相同的碳化和活化条件下来制取粘胶基ＡＣＦ。利用石英弹簧称ＢＥＴ法测出不同预处理条件下制备产基ＡＣＦ各自比表面积,并通过不同样品对苯酚、亚四基兰和碘的吸附量的测定,对不同预处理条件所制备的粘胶基地初步的探讨。     

木质素基碳纤维

<正>汽车排放的气体现已成为严重的环境问题之一。为了降低气体排放,复合动力车、燃料电池车、电动车等的新型产品开发十分活跃,同时与此并行的就是车体自重的减轻。用碳纤维增强塑料(CFRP)能使汽车减重,由此带来CO2排放量的减少,效果计算见图1。由于碳纤维价格高,CFRP     

电化学氧化表面处理提高粘胶基碳纤维的界面粘结性能

通过动力学的方法研究了电化学处理前后接触角的变化 ,并用其表征碳纤维表面润湿性能的改变 ;通过拔出实验测定电化学处理前后碳纤维与树脂之间粘结性能的变化。结果表明 ,电化学处理后 ,碳纤维表面的润湿性大大改善 ,碳纤维与树脂的粘结程度提高至原来的 14 0 %～ 160 % ;研究还发现 ,不同种类的电解质电化学处理后对碳纤维表面的润湿性及其拔出强度的影响不同 ,( NH4) 2 SO4处理的碳纤维的润湿性能和拔出强度最好 ,H2 SO4处理的润湿性较之 Na OH的好 ,但拔出强度却不如 Na OH处理的高。且拔出强度越高 ,其断裂的模式趋向于单剪切断裂 ,拔出强度降低 ,其断裂变为多剪切断裂甚至为粉碎性断裂。     

粘胶基碳纤维连续式电化学氧化表面处理（1）：碳纤维表面的物理 …

本文报道了用连续式电化学氧化表面处理粘胶基碳纤维表面,并测定了处理后碳纤维的单丝强度,表面浸润性,表面活性官能团含量及表面形貌等表面物理化学性能。结果表明：粘胶基碳纤维经电化学氧化表面处理可以有效地在表面主生活性官能团和提高表面粗糙度,从而有效地提高表面润湿性,但经处理后单丝强度较易下降,因此需精确控制处理的条件。     

粘胶基碳纤维连续式电化学氧化表面处理：（Ⅱ）碳纤维增强复合材 …

本文用短支梁三点弯曲法及Ｆｒａｇｍｅｎｔ法测定了连续式电氧化处理粘胶基碳纤维与酚醛树脂及环氧树脂复合材料界面粘合性,并用ＳＥＭ观察了其界面的形貌。结果表明：在本试验范围内经电化学中以使粘胶基碳纤维／酚醛树脂复合材料界面的粘合强度提高２５％,而粘胶基碳纤维／环氧树脂复合材料界面的粘合强度可提高１００％。这可能是由于环氧树脂可与碳纤维表面的官能团形成化学键的原因。     

粘胶基碳纤维连续式电化学氧化表面处理(1)--碳纤维表面的物理化学性能

本文报道了用连续式电化学氧化表面处理粘胶基碳纤维表面,并测定了处理后碳纤维的单丝强度、表面浸润性、表面活性官能团含量及表面形貌等表面物理化学性能.结果表明:粘胶基碳纤维经电化学氧化表面处理可以有效地在表面产生活性官能团和提高表面粗糙度,从而有效地提高表面润湿性,但经处理后单丝强度较易下降,因此需精确控制处理的条件.     

牵伸倍数分配对PAN原丝及其碳纤维力学性能影响

通过单变量试验,并结合取向度、表面电镜等对丝束性能检测,分析了PAN原丝生产中牵伸倍数分配对原丝及其碳纤维力学性能的影响。结果表明:原丝取向度的提高,主要取决于蒸汽牵伸倍数。随着蒸汽牵伸倍数的增加,分子链取向规整性增强,原丝的取向度得到提高,原丝的整体强度就会上升,其碳纤维的强度及模量也会随之提升。     

新型碳纤维用原丝——高强高模Lyocell纤维纺丝工艺研究

采用天然高相对分子质量纤维素脱脂棉为原料 ,制备了高强高模纤维素纤维 ( L yocell纤维 ) ,并用此作为碳纤维原丝 ,成功制得了强度优于粘胶基碳纤维的 L yocell基碳纤维。考察了高相对分子质量纤维素的溶解特点 ,纺丝工艺对 L yocell纤维聚集态及性能的影响 ,比较了 L yocell纤维和粘胶原丝的表面及截面形态。实验表明 :高相对分子质量纤维素溶解的静溶胀时间和温度对其溶解有明显的影响 ;纺丝过程中 ,大的气隙长度对提高纤维的性能有利 ;随着凝固浴中 N -甲基吗啉 N -氧化物( NMMO )的浓度增加 ,纤维的强度和模量增加 ,当其在凝固浴中的质量分数达到 10 %时 ,强度模量最大 ,浓度继续增加 ,纤维的力学性能开始下降 ;拉伸比增加 ,L yocell纤维的强度模量增加 ,当拉伸比大于 3.0时 ,纤维的性能略有下降     

Mechanical characterization and application of Weibull statistics to the strength of softwood lignin‐based carbon fibers

Mechanical characterization of the first generation of softwood kraft lignin‐based carbon fibers (CF) was carried out. The single‐fiber tensile tests of filaments with different diameters and length were performed to evaluate stiffness and strength of carbon fibers. The average mechanical properties were measured as follows: tensile strength of approximately 300 MPa, the elastic modulus of 30 GPa and a strain at failure within interval of 0.7–1.2%. The fiber strength data was evaluated by the two‐parameter Weibull statistics and parameters of this distribution were obtained. Although strength of the produced fibers is still significantly lower than that of commercially available, the experimental results and predictions based on Weibull statistics show a fairly good fit. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 130: 3689–3697, 2013     

Direct comparison between monofilament and multifilament tow testing for evaluating the tensile strength distribution of SiC fibers

The tensile strength distributions of five types of silicon carbide (SiC) fiber, namely, Nicalon, Hi-Nicalon, Hi-Nicalon TypeS, Tyranno ZMI and Tyranno SA, were evaluated by monofilament and multifilament tow tensile testing with the estimated Weibull parameters being compared from each method. Whereas values for the Weibull scale parameter were found to be similar for both the monofilament and multifilament test methods, the Weibull shape parameter obtained from multifilament tow testing tended to be greater than that obtained from monofilament testing. The effect of diameter variation within individual fibers on the multifilament tow test results was investigated by Monte-Carlo simulations. In contrast with the experimentally obtained results, the shape parameters calculated by Monte-Carlo simulation exhibited good agreement with the monofilament test results.     

碳纤维拉伸性能测试方法精密度研究

通过对国内有代表性的13家碳纤维企业和专业实验室的循环比对试验结果进行统计分析和研究,首次得到了碳纤维拉伸性能试验法可重复性和再现性的精密度数据,为准确测定和评价碳纤维的拉伸强度和模量提供了科学依据。     

碳纤维石墨化技术研究进展

碳纤维石墨化可以使其结构趋向于理想石墨结构,拉伸模量大幅提升,因此石墨化碳纤维广泛应用在航空航天等尖端技术领域。本文对比分析了碳纤维石墨化设备优缺点,详细介绍了激光超高温加热等新式石墨化方法及促进石墨化进程的相关工艺,进一步从微观结构层面分析影响力学性能的因素,为高模量碳纤维制备技术的研究提供理论及实践参考。指出目前主流的石墨体间接加热技术由于温度限制阻滞了碳纤维模量的进一步提升,克服高温限制且高效高质量、节能环保的石墨化技术是未来的发展趋势;应从组成碳纤维的分子层面去分析把握碳纤维的结构演变,进而优化控制石墨化工艺及设计相关石墨化设备,不断改善碳纤维石墨化结构,逐步趋向于力学性能的理论值。     

Influence of surface treatment of carbon fibers on interfacial adhesion strength and mechanical properties of PLA‐based composites

In the present study C/PLA composites with different fiber surface conditions (untreated and with nitric acid oxidation for 4 h and 8 h) were prepared to determine the influence of surface treatment on the interfacial adhesion strength and mechanical properties of the composites. A chemical reaction at the fiber–matrix interfaces was confirmed by XPS studies. Nitric acid treatment was found to improve the amount of oxygen‐containing functional groups (particularly the carboxylic group, —COOH) on carbon fiber surfaces and to increase the surface roughness because of the formation of longitudinal crevices. The treated composites exhibited stronger interface adhesion and better mechanical properties in comparison to their untreated counterparts. There was a greater percentage of improvement in interfacial adhesion strength than in the mechanical properties. The strengthened interfaces and improved mechanical performance have been mainly attributed to the greater extent of the chemical reaction between the PLA matrix and the carbon fibers. The increased surface roughness also has had a slight contribution. © 2001 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 80: 367–376, 2001     

四元共聚及氨化改性PAN原丝及其碳纤维研究

在工程线上进行了四元共聚及四元氨化改性聚丙烯腈(PAN)原丝及其碳纤维研制。采用浊点测试法表征了含磺酸基第四单体纺丝液的亲水性,并确定了其共聚含量;通过动态机械分析(DMA)和差示扫描量热分析(DSC)分别测试了氨化前后原丝的玻璃化转变温度(Tg)和预氧化特性。采用质量膨润度、原丝碘吸附量、结晶取向度、原丝体密度等表征了氨化前后四元共聚原丝的结构致密性。结果表明,氨化改性较磺酸基第四单体可显著提高四元共聚纺丝液的亲水性;红外光谱证明第四单体共聚于PAN分子链中;氨化后PAN原丝Tg升高约2.6℃,达到111.28℃;氨化未改变预氧化的峰顶温度。质量膨润度及原丝体密度表明氨化提高了原丝的致密性,但结晶取向度和原丝拉伸模量下降。工程线上碳纤维生产结果表明,四元氨化改性碳纤维强度>3 500 MPa的合格率较四元共聚的提高12%,达到90%,同时钩接强力也由四元的76 N提高到87 N。     

PAN原丝改性对碳纤维结构和性能的影响

采用高锰酸钾对 PA N原丝进行化学改性 ,借助扫描显微镜、透射电镜、化学分析等方法 ,对化学改性处理后的纤维形貌、表面及内部结构进行了初步的研究 ,并对化学改性得到的碳纤维力学性能进行了初步探讨。结果表明 :高锰酸钾在预氧化中能降低环化温度 2 0℃左右 ,改性后的碳纤维强度提高了15 %～ 3 0 %、模量提高了 5 %～ 10 %。