聚丙烯腈基碳纤维纺丝过程中的取向性研究

以聚丙烯腈(PAN)为原料,二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,通过干喷湿纺工艺制备PAN基碳纤维原丝,采用X射线衍射仪对纺丝过程中不同工艺阶段纤维微晶进行测试,研究PAN纤维在纺丝过程中密度和微观结构的变化.结果表明,在纺丝过程中PAN纤维通过凝固浴、水洗、沸水牵伸、致密化、蒸汽牵伸和热定型工艺,纤维的密度增大、线密度逐步...     

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。     

聚丙烯腈基碳纤维高温石墨化综述

针对高模量碳纤维制备的关键工艺环节,综述总结了石墨化的基本工艺和石墨化高温处理过程纤维组成、结构的变化以及对最终碳纤维力学性能的影响,以期为我国高强高模碳纤维研发提供借鉴。综述结果表明,一步法石墨化高温处理有利于保持纤维的高强度特性,该工业化技术具有发展潜力;1 800℃前后纤维密度为先降后升;随着纤维对石墨晶体结构逐渐完善,层间距减少,模量提高;催化石墨化以及强磁场或射线处理可促使纤维石墨晶体结构的完善,但不易工业化实施;石墨化过程中适施应力是一项保持纤维强度和提高模量的有效措施。     

高性能沥青基碳纤维制造——氧化碳化石墨化

本文论述了用于制造高性能碳纤维的中介相沥青初生纤维的氧化稳定化、碳化与石墨化过程及其对最终碳纤维力学性能与电导性能的影响;讨论了氧化碳化与石墨化温度、升温速率、中介相沥青原料种类与氧化稳定化程度、石墨化程度、抗张强度与模量、电阻率、纤维结构的关系;指出了五种加速氧化稳定化进程的有效措施。     

碳纤维石墨化设备的研究与进展

碳纤维石墨化的关键是石墨化设备和高温热处理技术。着重介绍了碳纤维石墨化设备的研究与进展,并对其发展进行了展望,主要内容包括电阻炉、感应炉、太阳炉和等离子体技术。综述了各种石墨化设备的特点和应用,指出改进和更新石墨化设备、大幅度降低生产成本、进一步提高产品性能、实现石墨纤维柔性制造将成为今后研究的重点。     

PAN基高模量碳纤维成型过程中的结构性能关联性

以实验室自制T800级聚丙烯腈（PAN）基高强中模碳纤维为原料，经连续石墨化处理得到M50J级、M55J级高模量碳纤维，以X射线衍射（XRD）、Raman光谱为表征手段研究了高强碳纤维向高模量碳纤维转变过程中石墨微晶、取向、微孔含量、石墨化度等石墨特征结构的演变规律，并开展了PAN基碳纤维石墨特征结构与力学性能的关联性研究。研究结果表明：在高强碳纤维向高模量碳纤维转变过程中，随着石墨微晶层间距d ₀₀₂的下降以及石墨微晶堆砌厚度L _c的增加，碳纤维的拉伸模量逐渐提升；石墨微晶层间距和微晶取向是影响碳纤维拉伸强度的两个主要因素，石墨微晶层间距d ₀₀₂值增加、石墨微晶取向越高，纤维拉伸强度也越高；在高模量碳纤维的成型过程中，纤维内部微孔含量随着石墨化程度的提高而降低；经过高温石墨化处理后，碳纤维的拉伸强度会随着Raman光谱中无序结构D峰和石墨特征结构G峰积分强度比值I _D /I _G的下降而下降。     

聚丙烯腈基碳纤维低温石墨化的方法

本发明公开了一种聚丙烯腈基碳纤维低温石墨化的方法,其步骤为：①去除聚丙烯腈基碳纤维表而的有机胶层;②将去胶聚丙烯腈基碳纤维与镁二镍粉末混合均匀;③将混合好的粉末混合物装入密封模具中,压实后密闭模具;     

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。     

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。     

热处理对PAN基碳纤维结构与性能的影响

以日本进口碳纤维(T300)和国产聚丙烯腈基碳纤维(GCF)为原材料,采用自制石墨化炉,在一定拉伸条件下,对T300及GCF进行1500～2100℃热处理,制备了不同性能的高模量聚丙烯腈基碳纤维(PAN-CFs)。采用广角X射线衍射、拉曼散射光谱、万能材料测试机等探讨了在热处理过程中PAN-CFs性能的演变规律,研究了PAN-CFs的力学性能与微观结构。结果表明:随着热处理温度升高,PAN-CFs的拉伸强度逐渐下降,拉伸模量逐渐上升,纤维的微晶尺寸和微晶取向度逐渐增大,石墨化程度越来越高,PAN-CFs的微观结构从二维乱层石墨结构向有序的三维层状结构发展。     

激光石墨化过程中激光功率和牵伸力对聚丙烯腈基碳纤维化学结构和微观结构的影响

采用自制的高温激光石墨化平台对聚丙烯腈（PAN）基碳纤维进行石墨化处理,分别在不同激光功率和不同牵伸力条件下制备了多种碳纤维实验样品,利用拉曼光谱和XRD射线衍射研究了不同条件下碳纤维样品的化学结构和微观结构。结果表明：在牵伸力不变时,随着激光功率的增大,碳纤维石墨化程度提高,当激光功率增大到一定值时,单方面继续提高激光功率对于提高碳纤维石墨化程度的影响将变小;在激光功率一定时,随着牵伸力的增大,石墨微晶尺寸L_c、L_a均逐渐增大,而d₀₀₂和取向角逐渐减小,在激光石墨化过程中,施加一定的牵伸力可以促使碳纤维中的石墨微晶沿纤维轴方向择优取向,改善微晶尺寸、减少石墨微晶层间距、提高微晶堆砌层数。     

Catalytic graphitization of electroless Ni-P coated PAN-based carbon fibers

Catalytic graphitization of electroless Ni-P coated PAN-based carbon fibers is reported. PAN-based carbon fibers with and without electroless Ni-P coatings were heat treated and the structural changes were followed by X-ray diffraction and Raman spectroscopy, both of which indicate that the graphitization of PAN-based carbon fibers was enhanced in the presence of the coating. The graphitization was shown to be better for electroless Ni-P coated PAN-based carbon fibers heat treated at 1400 °C than for uncoated fibers heat treated at 2400 °C.     

Raman spectrum of modified PAN-based carbon fibers during graphitization

Graphite fibers were developed from polyacrylonitrile (PAN) fibers which were modified with potassium permanganate. After the transitional temperature, the formation of graphite structures commenced, the crystals increased in thickness, and the preferred orientation of the fiber crystals increased. The Raman specific absorption peak of noncrystalline carbon layers (1360 cm⁻¹) weakened with the increase in the graphitization temperature, whereas the degree of graphitization rose. The results of this analysis indicate that manganese has the effect of catalyzing graphitization, thus increasing the mechanical properties of the graphite fibers. © 1996 John Wiley & Sons, Inc.     

Catalytic effect of iron oxide on carbon/carbon composites during graphitization

Coal tar pitch matrix was modified by addition of iron oxide in different proportions i.,e. 0, 1, 3 and 5% by weight. The matrix was used to develop carbon fibre reinforced composites heat treated to 1000 and 2500 °C, respectively. The catalytic effect of iron oxide was ascertained by measuring the physical properties viz. the inter layer spacing, thermal conductivity and flexural strength of the composites. Low concentrations of the catalyst resulted in improvement in the thermal conductivity of composites from 68 × 10⁻² W/m K for 0% to 127 × 10⁻² W/m K for 1% iron oxide concentration. The flexural strength of graphitized composites, however, showed a remarkable increase from 325 MPa for 0% to 450 MPa for 5% iron oxide concentrations. The increase in flexural strength was probably due to the development of large numbers of grain boundaries whereas the increase in the thermal conductivity was most likely due to larger crystallite size i.e. decreases in the interlayer spacing (d₀₀₂) of the graphitized composites.     

聚丙烯腈基活性碳纤维吸附CO2的性能

以国产聚丙烯腈(PAN)基碳纤维为原料,采用KOH为活化剂制备PAN基活性碳纤维。测定了不同ACF样品的CO2吸附量,并通过氮气吸附、碘吸附以及红外光谱对所得活性碳纤维的比表面积、孔结构及表面官能团进行表征。研究了活化温度、活化时间和表面改性对活性碳纤维CO2吸附量的影响。结果表明,活化温度是影响活性碳纤维CO2吸附量的主要因素。当活化温度为850℃时,所得活性碳纤维BET比表面积为1235m2/g,微孔比表面积为745 m2/g,在吸附温度为273 K、吸附相对压力P/P0为1时,CO2的吸附量达到87.29 mL/g。     

制备聚丙烯腈基高模量碳纤维的高温热处理技术

指出高温热处理是制备高模量碳纤维的关键技术;介绍了制备PAN基高模量碳纤维的3种高温热处理技术。     

碳纤维在不同电解质体系下的电化学表面改性

使用电化学氧化法对PAN基碳纤维进行表面改性,通过扫描电子显微镜（SEM）、Raman光谱和X射线光电子能谱仪（XPS）表征了碳纤维表面物理化学结构,同时结合力学性能分析,评价了碳酸氢铵、硫酸铵和复合铵盐溶液3种电解质体系的改性效果。实验结果表明,碳酸氢铵溶液下的电化学改性有利于界面粘结强度的提高,而硫酸铵溶液下的电化学改性有利于降低抗拉伸强度的损失,当采用复合溶液改性时,则可以同时提高碳纤维的抗拉伸强度和其复合材料的抗层间剪切强度。