热处理对PAN基碳纤维结构的影响

本文用X-射缦衍射技术,通过计算机进行背底扣除、劳伦滋-偏光因子校正,分峰,然后计算在不同温度热处理的PAN基碳纤维及沥青碳纤维的晶粒尺寸(L_a、L_ē),L_ē表示乱层结构中C轴方向层面堆砌的平均厚度,L_a表示乱层中网平面的平均直径,二者均随热处理温度的增加而增加。同时,还求取了PAN基纤维的芳构化指数随温度的变化,可用该指数表征PAN纤维热处理过程中环化的程度。     

PAN纤维的结构对纤维强度的影响

分别采用纤维强伸度仪、乌氏粘度计、X射线衍射仪等测定了4种不同PAN纤维的抗拉强度、分子量、结晶度以及沸水收缩率.结果表明,拉伸速率对4种纤维的强度测试方法的准确性都有影响.在低速拉伸时,由于拉伸速率的增加使分子链段的松弛时间缩短,测试强度随拉伸速率的增加而升高;而在高速拉伸情况下,缺陷成为导致纤维断裂的主要因素,测试强度又随拉伸速率的增加而逐渐降低.在一定范围内,分子量越大、结晶度越高,PAN纤维的强度就越高;作为表征纤维中非晶含量的一项指标,沸水收缩率越大,说明非晶区的比例越大.因此应控制PAN纤维的分子量,提高纤维结晶度,降低纤维的沸水收缩率,从而为制备高性能的碳纤维提供优质原丝.     

PAN碳纤维的表面能

ＰＡＮ碳纤维的表面能Ｒ．Ｈ．Ｂｒａｄｌｅｙｅｔａｌ引言本文采用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）研究了由氧化处理引起纤维表面元素组成变化情况。实验结果是通过对ＸＰＳ光谱进行解卷积处理而得。该方法是通过去除光电峰使元素峰加宽，便于对表面某些官能团的确认，从而增...     

PAN基碳纤维的微观组织结构与力学性能关系研究

采用场发射扫描电子显微镜、广角X射线衍射、元素分析、高分辨透射电子显微镜对东丽T700S、T700G和东邦UT500 3种碳纤维的表面和断面形貌、化学组成及石墨微晶等微观组织结构进行了表征,比较了这3种碳纤维的微观结构差异,并分析了这些差异对力学性能的影响。结果表明,T700G碳元素含量较高,氮元素含量较低,它的石墨微晶尺寸较大,取向度较高,这是它比T700S拉伸模量高但断裂伸长率低的原因;UT500的表面结构与断面结构不如T700S和T700G好,微晶尺寸也较小,但它的直径略细,而且石墨微晶内（002）晶面排列比T700S和T700G更规整,导致UT500的综合力学性能略优于T700S和T700G。     

PAN基碳纤维原丝的多区形变及稳定化

前言我们在早前的一些工作中观察到当PAN基碳纤维原丝很快置于稳定化温度范围下,在稳定化反应开始之前就先发生显著的形态结构重排及力学性能的改变。结构重排显示出一种瞬间增加侧向有序的趋势。也观察到采用的形变限制对侧向无序部份的取向松弛     

PAN基高模量碳纤维

<正>作为碳纤维家族中的重要一员,高模量碳纤维在航天领域一直发挥着不可替代的作用。尤其是近年来,随着国内碳纤维产业的逐步形成与发展壮大,以及各个碳纤维应用领域对材料     

高性能PAN基碳纤维国产化进展及发展趋势

总结归纳了国际PAN基碳纤维发展历史,对我国四十余年碳纤维发展历程进行了分析解读.研究表明,随着20世纪末以二甲基亚砜为溶剂的丙烯腈间歇溶液聚合、湿法纺丝制备碳纤维原丝关键技术的突破,确立了高性能PAN碳纤维国产化发展正确的技术方向,实现了国产高性能碳纤维制备技术的转型升级,奠定了十余年来碳纤维国产化高速发展的技术基础,支撑了碳纤维高性能化系列产品与技术的持续研发,由此形成了以二甲基亚砜原丝技术为主体、硫氰酸钠和二甲基乙酰胺等技术共同发展的国产碳纤维技术体系,建立起国产碳纤维产学研相结合的发展格局.详细阐述了国产碳纤维技术与产业化发展现状,分析了国产化技术与产业存在的问题,对国产高性能PAN碳纤维技术研发与产品体系建设发展提出了几点建议.     

PAN基碳纤维碳化过程反应动力学研究

使用热失重分析(TGA)模拟了聚丙烯腈(PAN)预氧纤维在N2气氛中的碳化反应,并使用Kissinger和Ozawa法计算了碳化反应动力学相关参数。在室温～1400℃范围内,碳化反应可以分为三个阶段顺序进行,而且均符合一级反应级数模型。3步反应的活化能值Ea3>Ea2>Ea1,幂前指数A1>A3>A2,反应速率R1>R2>R3。分析表明:环化结构重排的化学反应是碳化步骤的控制反应。     

世界PAN基碳纤维发展透析及对我国的研发建议

首先从宏观的角度分析了日、美和我国发展ＰＡＮ基碳纤维的不同历程。其次,从微观的角度分析了影响碳纤维综合性能提高的各种因素,提出必须把ＰＡＮ原丝和烧成的各有关工序及其辅料的作用作为系统工程,用先进的试验设计法加以透析,才能真正摸索到影响碳纤维主要性能指标的工艺参数及其交互作用,包括贡献因素和制约因素,同时还要考虑到工程放大过程中出现的新因素,要从管线配置和设备设计等方面加以优化,才能最大限度地降低性能的离数系统,生产出不同档次和系列化的优质碳纤维。还简明地介绍了当前世界碳纤维的新形势和新动向,结合我国今后数年内的市场需求提出了我国“十五”期间ＰＡＮ基碳纤维的研发建议。     

世界PAN基碳纤维的生产与需求以及对发展我国碳纤维的启示

<正>对于世界来说,2008年是个多事之秋。由次贷危机引起的金融风暴在整个世界引起了很大的振动和变化,特别是经济形势变动非常剧烈。这对世界碳纤维又造成什么影响?对世界     

聚丙烯腈基碳纤维石墨化过程的晶体结构分析(英文)

使用国产聚丙烯腈基碳纤维进行石墨化实验,制备高模量的碳纤维。使用X光衍射和拉曼光谱的方法对晶体结构进行了表征,讨论了石墨化工艺参数,包括石墨化温度以及牵引张力大小对晶体结构的影响。实验发现:高温石墨化辅助牵伸石墨化是有效的方法提高石墨化度制备得到石墨化碳纤维。本文使用国产碳纤维在2700℃以及牵伸为1.5%时制备得到了杨氏模量为356GPa的高模量碳纤维。     

高强度炭纤维微观结构分析及力学性能的比较

采用元素分析、SEM、XRD、Raman光谱等分析方法,研究了高强度PAN炭纤维T800H和T1000G的元素含量、表面形貌及微观结构参数等因素.结果发现,T1000G的含碳量高于T800H,含氮含量低于T800H;T1000G的表面光滑,而T800H的表面存在沿纤维轴方向的沟壑,表明前者的原丝可能是用湿纺纺丝,后者则可能是干喷湿纺纺丝.从两者的断面上均能看到颗粒状结构,T1000G比T800H的颗粒要小而紧凑;与T800H相比,T1000G的微晶尺寸(Lc、La)较大,取向性较好,微晶层间距(d002)和孔隙率(Vp)均较小,且表现出较好的致密性和均质性.因此T1000G具有较高的抗拉强度.     

电化学表面处理对碳纤维结构及性能的影响

采用新型电化学表面处理设备,以10%（质量分数）NH4HCO3溶液为电解质,对12KPAN基碳纤维进行连续化的表面处理,探索了在提高碳纤维/树脂复合材料层间剪切强度的同时降低碳纤维本征拉伸强度损失的结构变化特征及规律。利用SEM、XRD、XPS、Raman等方法研究了改性前后碳纤维表面的物理和化学状态、晶体尺寸和表面有序度。结果显示,在适当的条件下,碳纤维/树脂复合材料的层间剪切强度提高了23.3%,同时碳纤维的拉伸强度仅损失了4.4%。碳纤维/树脂复合材料层间剪切强度的提高是碳纤维表面粗糙度和表面含氧、含氮官能团共同作用的结果。表面处理后碳纤维石墨网片层尺寸减小了6.3%～27.6%,微晶尺寸相应减小;适度的氧化刻蚀使碳纤维表面有序度略有提高,并且产生新的活性点;以上两种作用减小了碳纤维的本征拉伸强度的损失量。     

Continuous Nanoscale Carbon Fibers with Superior Mechanical Strength

Continuous nanoscale carbon fibers can be developed by stabilization and carbonization of highly aligned and extensively stretched electrospun polyacrylonitrile copolymer nanofiber precursor under optimal tension. These carbon fibers, with diameters of tens of nanometers, are expected to possess a superior mechanical strength that is unlikely to be achieved through conventional approaches. This is because i) the innovative precursor, with a fiber diameter approximately 100 times smaller than that of conventional counterparts, possesses an extremely high degree of macromolecular orientation and a significantly reduced amount of structural imperfections, and ii) the ultrasmall fiber diameter also effectively prevents the formation of structural inhomogeneity, particularly sheath/core structures during stabilization and carbonization.     

碳纤维单丝强伸实验的影响因素

碳纤维的脆性与高强使其强伸实验有别于柔性纺织纤维,为了得到更精确的试验结果,对试验中易于导致误差或错误的影响因素:纤维的倾斜、弯曲和紧绷等;粘结点的位置与粘结有效性;同轴夹持以及曲线校正等作了探讨.同时,为便于对碳纤维断裂端结构的原位对应分析,必须真实地保留纤维断面,相关试验及对断面保留影响的分析给出了较为理想的方法.     

高性能聚丙烯腈基碳纤维发展现状与分析

聚丙烯腈基碳纤维及其复合材料具有轻质、高比强度、高比刚度、抗疲劳、耐腐蚀和可设计性等优点,已成为航空应用的理想材料。综述了日本东丽公司和美国赫氏公司高性能聚丙烯腈基碳纤维的发展路线,介绍了高性能聚丙烯腈基碳纤维的发展趋势以及最新的研发进展,并对其发展路线进行了对比分析,结合国产聚丙烯腈基碳纤维发展现状,给出了国产碳纤维发展建议,以期为国产高性能聚丙烯腈基碳纤维的可持续发展提供参考。     

有机电解液电化学改性PAN基碳纤维的表面性能

分别采用脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、三乙醇胺和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯铵盐3种有机电解液对PAN基碳纤维进行电化学氧化改性,通过化学滴定法、单纤维断裂强度测试和场发射扫描电镜考察改性前后碳纤维表面酸性官能团含量、力学性能及表面形貌的变化规律,得到电化学改性的最佳条件:浓度5%(质量分数)的O_3PNH_4乳液为电解液,电流密度为2A/g,恒温50℃电化学氧化2min。针对改性处理后的碳纤维的表面性能,进行X射线光电子能谱和单纤维接触角测试。结果表明:以O_3PNH_4为电解液对碳纤维电化学改性,可以在不影响碳纤维力学性能的前提下,增加碳纤维表面的酸性官能团,提高碳纤维的表面能。     

我国聚丙烯腈基碳纤维发展的回顾与几点建议

简要回顾了我国聚丙烯腈基碳纤维的研究开发历程,并重点分析和论述影响我国碳纤维科技成果转化为产业的各种因素和存在问题,结合当前所面临的机遇和挑战,提出了今后发展的几点意见和建议。