石油沥青基炭纤维的制备

利用元素分析、TG、DSC、FT—IR、XRD和STM等手段研究了各向同性沥青和各向异性沥青基炭纤维的不熔化、炭化和石墨化工艺过程，对不熔化过程的反应机理进行了推导，并计算出不熔化反应的动力学参数。同时还研究了石墨化过程中，纤维的力学性能和结晶参数的变化。研究结果表明，在制备沥占基炭纤维工艺过程中，各向同性沥青纤维(APF)的最佳氧的质量分数为19.63％，而各向异性沥青纤维(APF)的最佳氧的的质量分数为8.03％。各向同性沥青基石墨纤维(IPGF)的d002，Lc，La分别为0.3432nm、3.432nm和8．053nm，而各向异性沥青基石墨纤维(APGF)的d002、Lc、La分别为0.3391nm、25．69nm和53．05nm。IPGF的拉伸强度和模量分别为596MPa和58GPa，而APGF的拉伸强度和模量分别为2956MPa和632GPa。     

气相生长炭纤维形态及微观结构的研究

用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射型电子显微镜(HRTEM)、X射线能谱分析(XES)研究了VGCF(气相生长炭纤维)的形态和微观结构特征,分析了制备工艺参数和产物结构的内在联系,发现一些新的现象并给出解释,为VGCF生长机理的确立提供了理论和实验依据.     

添加炭黑对催化裂化渣油中间相沥青炭微球制备的影响

以流化催化裂化石油渣油为原料了炭黑添加量、热缩聚工艺条件等对中间相微球形成及转化影响发现无论炭黑添加与否，随着热处理时间的延长，中间相沥青的收率降低，中间相沥青炭微球的收率增 同一热处理条件，炭黑添加量的提高有使中间相微球直径减小，数目增多，分布均匀的趋势。添加炭黑促进了中间相微球的形成，阻止了微球间的融并。通过控制炭黑的添另量，并辅以热处理条件的优化，可以控制中间相微球的形态和数量，得到所需的中     

活化条件对活性炭微球结构与性能的影响

以煤焦油系中间相沥青微球为原料,KOH为活化剂,在不同活化条件下制备活性炭微球。考察了不同活化对活性炭微球结构和性能的影响。研究表明：随着KOH配比的增加,活性炭微球的微孔孔容变化较小,中孔孔容和总孔孔容分别增加到最大值后下降,比表面积增大到最大值后有轻微的降低。活化恒温时间对活性炭微球的活化收率和苯吸附值影响较小;而随着活化湿度的升高,活性炭微球总孔容和中孔孔容增大,比表面积先升高后降低。活性炭微球的苯吸附值随着总孔容的增大而增大。     

石墨化处理对催化裂解炭球结构的影响

采用催化裂解法制备出炭球,将其分别在2300℃和2800℃进行石墨化处理,用TEM和XRD对微观结构和晶体结构进行了研究。结果表明:未石墨化处理的炭球具有较圆整的球形结构,晶体结构不规整。当氢气流量为3000ml/min和4000ml/min时,获得具有洋葱结构的炭球。球体散布着直径在几个纳米~30nm的铁金属颗粒。经过石墨化处理,炭球的球形结构转变为多面体结构,铁颗粒被除去。2800℃石墨化处理使炭球的石墨层间距降低,石墨化度提高,晶体结构变得非常规整。     

聚碳硅烷和二乙烯基苯的交联及纳米SiC陶瓷的制备

碳化硅基复合材料是理想的高温结构材料,以聚碳硅烷(PCS)作为碳化硅陶瓷的先驱体,二乙烯基苯(DVB)为交联体,通过改变二者的配比研究了PCS与DVB的交联反应以及PCS/DVB交联体的热裂解过程。通过傅立叶红外光谱详细研究了PCS/DVB配比变化对PCS与DVB的交联反应和交联体微观结构的影响,PCS/DVB配比最终决定碳化硅陶瓷的产率,当PCS/DVB配比为1∶0.5时,经1500℃热裂解后碳化硅陶瓷产率最高,达到63.1%,热裂解产物为纳米碳化硅,粒径为10-40nm。用SEM和XRD研究了不同PCS/DVB配比交联体热裂解产物的微观结构和相组成,通过热重分析研究了PCS/DVB配比为1∶0.5时交联体的热裂解过程,在400-800℃,PCS/DVB交联体失重显著,在800℃热裂解过程基本完成,PCS/DVB配比为1∶0.5时能够制备出纳米碳化硅基复合材料。     

沥青基活性碳纤维的微观结构及其储氢性能研究

氢能是一种清洁的可再生能源，由于传统的储氢材料和储氢技术达不到氢燃料电池电动车的实用要求，储氢问题已成为氢能应用中最急需解决的关键问题。用KOH活化法制备了沥青基活性碳纤维，利用低温（77K）N2吸附法测定沥青基活性碳纤维的BET比表面积和孔结构，沥青基活性碳纤维的比表面积为1484m^2／g，微孔孔容为0．373m^3／g，采用日本SuzukiShokan公司的PCT测量系统，测试沥青基活性碳纤维的储氢性能，在液氮温度和4MPa压力条件下，沥青基活性碳纤维储氢量为4．75％（质量分数）。     

石墨化处理对碳纳米管结构的影响

以苯为碳源、二茂铁为催化剂在竖式炉中用流动法制备出外径为40-80nm，内径20～40nm，长度50～500μm的碳纳米管；并在1800，2500，2800，2900℃温度下分别对其进行高温石墨化处理。X射线衍射（XRD）分析结果显示，随着温度的增加，碳纳米管的微晶层间距减小，片层结构趋向规整，同时石墨微晶沿a轴和c轴长大，有效改善了碳纳米管的微观结构。碳纳米管里层的乱层结构石墨化所需能量由热能提供，整个过程包括非碳原子的排除、多核芳环平面组织结构化、微晶重排、微晶合并与长大；外层的无定型碳主要靠铁的催化作用实现石墨化。     

纳米Fe3O4/聚苯胺复合粒子的制备及其在交变磁场下的发热性能

用水解沉淀法合成了纳米Fe₃O₄粒子,并在其悬浮液中原位包覆聚苯胺,制备出纳米Fe₃O₄/聚苯胺复合粒子。研究了两种纳米粒子在交变磁场下的发热性能,对它们在定向集热治疗肿瘤中的应用前景进行了评价。纳米Fe₃O₄粒子的粒径为10~30nm,表面包覆聚苯胺后,复合粒子的粒径为30~50nm。纳米Fe₃O₄粒子的比饱和磁化强度为50.05Am2/kg,矫顽力为10.9kA/m;纳米Fe₃O₄/聚苯胺复合粒子的比饱和磁化强度为26.34Am2/kg,矫顽力为0。在10mg/mL的生理盐水悬浮液中,在外加交变磁场作用30min后,纳米Fe₃O₄粒子悬浮液的温度为63.6℃,纳米Fe₃O₄/聚苯胺悬浮液的温度为52.4℃,二者均达到了医学上定向集热治疗肿瘤用热籽的发热要求,是很有应用前景的医用纳米材料。      

高模量碳纤维的现状及发展(3)

主要介绍了国内外聚丙烯腈基和沥青基高模量碳纤维的研究现状及发展趋势。⑴高模量碳纤维的发展方向:1980年代,两大高模量碳纤维都朝着高强高模方向发展,以满足飞机主承力结构件高强高模并重的需要,因而促使高模量碳纤维的性能从单一高模化向高强高模化方向迈进,如东丽公司的M50J和M60J的抗拉伸强度(σ)分别为4.12 GPa和3.92 GPa,抗拉伸模量(E)分别为475 GPa和588 GPa,与M50(σ:2.45 GPa,E:490 GPa)相比均大幅度提高;1990年代率先研制出XN-70(σ:3.3 GPa,E:690 GPa)和FT-700(σ:3.3 GPa,E:700 GPa)沥青基高强高模碳纤维产品不久,美国AMOCO公司也生产出Thorne K-1000(σ:3.1 GPa,E:956 GPa)商品,满足了工业界的需求。⑵原丝的品质是提升高强高模碳纤维性能的关键:人们特别关注聚合物单体、溶剂、环境等的净化,以及聚合纺丝工艺参数的选择和调整,目的是如何能生产出低灰份杂质,细直径,高碳收率,高取向度和结晶度,毛丝少,柔韧性好,均匀稳定的优质原纤维。优质原纤维是制备高强高模的物质基础。⑶热处理制备工序、设备选型及工艺参数的调控也是提高高强高模碳纤维性能不可或缺的条件:人们在热处理过程用DSC-TG(热分析仪)、EA(元素分析仪)、FE-SEM(场发射扫描电镜)、HRTEM(高分辨透射电镜)、XES(X-射线能谱仪)、XRD(X-射线衍射仪)、Raman(拉曼光谱)、NMR(核磁共振仪)、STM(原子力显微镜)和AAS(原子吸收光谱)等先进的测试分析方法以及万能材料试验机等,研究各工序的工艺参数对产品性能和结构的影响,并详细的用图表阐述之。前人研究的成果加速了世界高强高模碳纤维性能的提升。进而提出了提高我国高强高模碳纤维的关键技术(例如研制非硅系新油剂,加强各工序的净化度和设备加工精度,强化工艺参数调控精度和加强灵活可变性,分析测试的准确度和测试方法的统一性等)。同时简介了高模量碳纤维的应用领域和前景。