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基炭纤维连续炭化牵伸的初步探讨

本文在PAN基炭纤维连续炭化过程中,探讨了纤维在高,低温炭化炉内的长度变化以及牵伸对最终炭纤维抗张强度的影响。结果表明,当高,低温炭化炉连在一起时,随着低温炭化炉温度的降低,纤维在低温炉内伸长,在高温炉内收缩。当高。低温炭化炉被导轮分开后。可对低温炭化炉内的纤维实施进一步的牵伸。随着这种牵伸率的增大,炭纤维的抗张强度提高,线密度下降。     

PAN原丝成形过程中孔隙结构的形成和演变

采用干湿法纺丝在梯级凝固成形条件和后续工艺下得到聚丙烯腈(PAN)原丝,利用扫描电镜、氮气吸附等方法测试研究了PAN原丝中孔隙的形成和演变。结果表明:在凝固成形阶段,PAN原丝内孔隙的形成是溶剂和非溶剂双扩散及PAN相分离双重作用的结果;PAN原丝经过沸水拉伸、干燥致密化、饱和蒸汽拉伸和热定型等处理,其纤维密度、结晶度增大,力学性能提高,其孔隙平均孔径、孔隙体积和孔隙含量均逐渐减小;PAN原丝内闭合孔隙经过拉伸后会形成新的开放孔隙,开放孔隙在干燥致密化后闭合和消失。     

聚丙烯腈基炭纤维的最新技术进展

本文叙述了最近几年来聚丙烯腈(PAN)基炭纤维制造技术进展概况,着重介绍了新发展起来的高性能炭纤维。最近几年来,PAN基炭纤维的拉伸强度和模量有了相当大的提高,并由此获得了广泛的应用。随着性能的极大改善,被应用于大型民用飞机的主要结构。     

阳极氧化及上浆过程中PAN基碳纤维表面形态结构的演变

采用阳极氧化法对PAN基碳纤维的表面进行改性,然后使用上浆剂对纤维表面进行上浆处理。使用扫描电镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱仪等分析了处理过程中碳纤维表面形态结构的变化,研究了阳极氧化及上浆处理对碳纤维的拉伸强度及其与环氧树脂间界面剪切强度(IFSS)的影响。结果表明:阳极氧化处理后,碳纤维表面平均粗糙度从48.0 nm增大到90.5 nm,而上浆后碳纤维平均粗糙度下降到32.3nm;经阳极氧化处理后,碳纤维表面碳(C)元素含量降低,氧(O)、氮(N)元素含量增加,—OH基团含量由14.43%增加到39.32%,而上浆后纤维表面—OH基团含量变化不大;在阳极氧化过程中随着氧化程度的提高,碳纤维的拉伸强度逐渐降低,但其IFSS逐渐升高;上浆对碳纤维拉伸强度影响不大,但上浆剂中较高的活性基团使得其IFSS进一步提高。     

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.     

PAN基炭纤维在石墨化过程中的蠕变效应

探讨了PANCF在石墨化过程中的蠕变效应，实验结果表明：在张力一定的条件下影响蠕变的主要因素是温度和时间。通过适当的蠕变可以得到高模高强炭纤维。揭示了蠕变伸长率和蠕变速度与抗拉模量和抗拉强度的关系。     

新形势下的全球PAN基炭纤维产业动向

罗益锋撰文对新形势下的全球PAN基炭纤维产业动向进行了阐述。世界金融危机使全球炭纤维产业受到重创,供过于求和价格下滑的局面,却推动了下游炭纤维复合材料产业的蓬勃发展,并促进了本行业的技术进步,而全球节能减排的大趋势,又助推了炭纤维及复合材料市场的复苏,然而以中国为首的新兴国家炭纤维产业的迅速崛起,     

在石墨化过程中采用热牵伸法制备高性能PAN基炭纤维

对PAN基炭纤维（PANCF）石墨化处理过程中采用热牵伸的工艺进行了初步探讨。实验结果表明：适当张力的热牵伸可以得到高模高强的炭纤维。本文还对热牵伸改善炭纤维力学性能的原因进行了讨论。     

PAN基炭纤维作为贮锂负极的研究

讨论了几种ＰＡＮ基炭纤维和炭纤维布作为二次锂离子电池负极的行为。并研究了充放电电流密度以及炭纤维结构对炭负极容量的影响。     

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。     

炭化过程对聚丙烯腈基活性中空炭纤维性能的影响

聚丙烯腈(PAN)中空纤维在空气中250℃预氧化2 h后,在氮气气氛中炭化,得到PAN基中空炭纤维(PAN-CHF),再在二氧化碳气氛中活化,得到PAN基活性中空炭纤维(PAN-ACHF)。考察了炭化温度和炭化时间对PAN-CHF的收缩率、PAN-ACHF的收缩率、活化收率、比表面积和吸附性能的影响。结果表明:炭化温度为1 000℃时,PAN-CHF和PAN-ACHF的收缩率相同;炭化温度为900℃时,PAN-ACHF的比表面积最大,吸附性能最好,炭化时间对PAN-CHF和PAN-ACHF的收缩率影响不大,但活化收率随炭化时间延长呈上升趋势,比表面积先增后降,炭化时间为60 min时达到最大,其吸附量最大。     

中空炭纤维径向结构的研究

借助于扫描电镜和光学显微镜,研究了PAN基中空炭纤维的径向结构,实验结果表明,由实验室制备的中空炭纤维主要可分为两类,即圆形和扁形中空炭纤维,且它们具有不同的形成机理。通过炭纤维抛光面的偏光显微镜分析,提出了两种炭纤维的径向结构示意图。     

T300与国产PAN基炭纤维的结构和性能研究

采用WARD、SAXS、RAMAN、XPS等测试技术对T300和国产聚丙烯腈基炭纤维(PAN-CF)的组织结构及化学组成进行了表征,分析了材料的微观组织结构与宏观性能的关系.结果表明,和T300相比,国产炭纤维的乱层石墨层间距d002略小,微晶尺寸La,Lc略大,微孔尺寸较大,大孔洞所占百分比较多,微孔含量较低.国产炭纤维表面含氧官能团含量较低,为31.35%.表面活性小.     

突破原丝瓶颈效应加速我国PAN炭纤维技术的发展

聚丙烯腈基炭纤维是高新技术领域中的重要原材料,制约基技术发展的瓶颈是原丝的研究。分析了长期以来国风原丝研究存在的综合基础弱,力量薄,研究单一,缺乏创新等问题,结合北京化工大学开展的T300及更高性能炭纤维原丝技术研究工作,探讨并提出了提高原丝基础和工艺研究的建议,认为点面结合、创新思维和不懈努力、集中攻关与广泛协作等是提高原丝研究水平的基础与保证,同时强调要高度重视工艺与装置研究、开发具有自主知识产权技术的重要性。     

高温处理对PAN基炭纤维热稳定性的影响

将2种PAN基炭纤维经3次2 500℃高温处理,研究了不同次数处理后炭纤维的晶格参数、灰分含量以及炭纤维在静态和流动空气中的热稳定性。结果表明高温处理能改善PAN基炭纤维的石墨微晶结构,减少灰分含量;随着高温处理次数的增加,炭纤维在静态空气和流动空气中的氧化失重率降低,热稳定性提高。     

PAN基炭纤维反弹压缩强度初探

采用单丝反弹法测试了一系列国产PAN基CF的压缩强度,初步探讨了影响PAN基CF压缩强度的微观结构因素。实验结果表明,PAN基CF的压缩强度与纤维中石墨微晶的结构参数密切相关。随着石墨微晶层间距的减小,微晶尺寸（La,Lc）和择优取向程度的增大,CF试样的压缩强度下降,添加H3BO3高温热处理可减少CF表面的缺陷数,从而提高CF试样的压缩强度。     

交替电解促进PAN基炭纤维的催化石墨化

介绍了一种简单的在硼酸和氯化镍溶液中交替电解的方法来促进PAN基炭纤维的催化石墨化,并考察了热处理温度和电解液中氯化镍的浓度对PAN基炭纤维催化石墨化的影响.纤维的形貌和结构变化分别采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)进行表征.结果表明:通过交替电解处理,可以有效地破坏炭纤维的组织结构,并同步实现催化剂硼酸和镍在炭纤维上的分散和沉积.交替电解处理过的炭纤维经2 400℃热处理l h后,其石墨化度明显提高,达到85%,Le为15 nm.     

聚丙烯腈(PAN)基炭纤维工业生产及应用

综述了炭纤维应用领域国内外市场,介绍炭纤维生产工艺过程及使用设备,指出当前国内炭纤维与国外产品的差距,并就当前我国炭纤维的发展现状给出了具体的应对措施,对发展我国炭纤维工业具有一定的指导意义。