沥青基炭纤维的制备及其表征

石油沥青在氮气氛中420℃热缩聚7h,制得软化点为295℃的炭纤维前驱体沥青.此前驱体沥青在单孔纺丝器中熔纺获得沥青纤维.将沥青纤维于空气中320℃稳定化处理,最后在氮气流中1000℃炭化制成炭纤维.应用SEM、TGA、FTIR和XRD对石油沥青、前驱体沥青、沥青纤维、预氧化纤维和炭纤维分别进行表征.发现:前驱体沥青中含有质量分数70.5%中间相组分,炭纤维具有径核结构,其最大抗拉强度为650MPa.     

短切炭纤维的表面处理对沥青基C／C复合材料性能的影响

采用模压半炭化成型工艺,在大气环境下制备了短切炭纤维增强的沥青基C／C炭复合材料。借助材料万能试验机和扫描电镜研究了短切炭纤维的表面处理对C／C复合材料体积密度和抗压强度的影响。结果表明：随着短切炭纤维表面处理强度的增大,C／C复合材料的抗压强度明显提高。用联合处理方法改性的短切炭纤维制备的C／C复合材料的抗压强度,比未处理的短切炭纤维增强的C／C复合材料的抗压强度,约提高了138．5％。     

X射线实时成像技术在炭纤维预制体及其复合材料中的应用

炭纤维预制体及其复合材料在制备和使用过程中可能产生不同程度的缺陷,对其进行无损检测非常重要。本工作采用X射线实时成像技术对炭纤维预制体及炭/炭复合材料进行无损检测。结果表明：X射线实时成像技术对炭纤维预制体中可能存在的缺陷和夹杂以及炭/炭复合材料的结构均匀性进行无损检测是有效的。炭纤维预制体中存在锥状断针和局部结构疏松缺陷,采用X射线实时成像技术分析得到的密度分布与取样实测的密度分布结果相吻合,这为炭/炭复合材料制备过程中的无损检测提供了快速、可靠手段。     

Fe催化PAN炭纤维原位生长纳米炭纤维

为了研究气相生长纳米炭纤维在炭／炭复合材料制备中的应用，采用均热式化学气相沉积技术，以针刺PAN炭纤维薄毡为基体，二茂铁为催化剂前驱体，丙烯为炭源，氮气为载气，在炉压1．0kPa-1.3kPa，沉积温度880℃、920℃下进行了Fe催化PAN炭纤维原位生长纳米炭纤维的实验。经不同时间沉积后的样品在扫描电镜（SEM）下进行观察，发现880℃时沉积4h后在PAN炭纤维周围生成大量的原位生长纳米炭纤维，而在920℃时因催化剂失效导致热解炭对Fe催化剂颗粒包覆，形成颗粒状热解炭。     

纳米SiO2改性炭纤维乳液上浆剂的性能评价

采用纳米SiO₂改性环氧树脂乳液上浆剂和未改性乳液上浆剂对聚丙烯腈(PAN)基炭纤维进行表面上浆。通过静置沉淀法和光学显微镜评价了两种乳液的稳定性。利用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线能谱仪(EDS)、 原子力显微镜(AFM)和动态接触角测试仪(DCAA)研究了未上浆、 未改性和改性上浆炭纤维的表面性能, 并用单纤维碎裂法探讨了上浆剂对炭纤维与环氧树脂界面黏结的影响。结果表明: 未改性和经纳米SiO₂改性的两种乳液粒径较小, 稳定性较好, 而前者优于后者。上浆后, 炭纤维表面的粗糙度和表面能都增大, 而且最大值出现在改性乳液上浆炭纤维的表面。改性乳液上浆单纤维复合材料拥有最大的界面剪切强度(IFSS), 比未改性上浆的高出27.2%; 改性上浆炭纤维与基体的调和平均黏结功(W(h)_a )和几何平均黏结功(W(g)_a )也分别高出未改性上浆的12.7%和11.7%。      

湿法成形梯度孔隙结构炭纤维纸的结构与性能

以短切炭纤维为原料,采用湿法成纸技术制备具有不同面密度的炭纤维毡片,再经双层和多层铺叠成形、树脂浸渍和热处理,获得具有梯度孔结构的炭纤维纸,用扫描电镜观察各层的孔隙结构,采用压汞法分析炭纤维纸的孔隙度和孔径分布,应用多孔分析仪测试炭纤维纸的透气率。结果表明,炭纸具有梯度层级结构,石墨化度达到93.14%,多层炭纸的平均孔隙率为75.5%,双层炭纸的平均孔隙率为81.4%。多层炭纸的透气率为5 272m/(k Pa·h)、面内电阻率为11.78 mΩ·cm、抗拉强度和抗弯强度分别为20.62 MPa和60.88 MPa,均优于商业炭纸。此外,梯度孔结构炭纸在酸性介质中表现出优于商业炭纸的耐腐蚀性能。     

混纺比对备长炭/棉混纺纱及其针织物性能的影响

将备长炭与棉纤维按不同的质量比混纺，制备不同混纺比的备长炭/棉混纺纱及其针织物。测试分析混纺纱的强伸性能、条干均匀性及其针织物的顶破性能与除臭性能。研究结果表明：纯备长炭纱线的断裂强度低于纯普通黏胶纱线和纯棉纱线，备长炭与棉纤维混纺比为50∶50的混纺纱的断裂强度较高，粗、细节数较少，整体质量较好；混纺纱条干均匀度和毛羽指数随着备长炭纤维质量分数的增大而减小；随着备长炭纤维质量分数的增大，其针织物的顶破强力略有增大；备长炭/棉针织物对氨气和醋酸均有除臭作用，且对氨气的除臭效果更好；随着备长炭纤维质量分数的增大，备长炭/棉针织物对氨气和醋酸的除臭率增大。     

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《炭素技术》杂志创立于1982年,是经国家科委、新闻出版署批准的国内外公开发行的炭素专业科技期刊。办刊宗旨是交流技术、传播信息,促进炭素工业及炭材料学科技术进步。主要介绍我国炭素工业的生产技术、科学试验、理论研究、经营管理、市场信息,使用设备的开发与更新,产品质量监督、环境保护与综合利用、检测、计算机在炭素生产领域应用等方面的经验成果;报导炭材料学科包括钢铁冶金用炭材料、铝用炭材料、电炭材料、炭纤维及复合材料、活性炭、金刚石及石墨层间化合物、各种新型炭材料、特种炭材料等的新产品、新工艺以及炭材料应用技术研究、有关炭材料领域和炭素工业国外先进技术和发展动态。     

醋酸纤维素基纳米炭纤维制备与电化学性能

本文以醋酸纤维素(CA)为碳源、以PVP为添加剂，通过静电纺丝法制备CA/PVP纳米纤维，经PVP脱除、脱乙酰化、预氧化和炭化制备了醋酸纤维素基纳米炭纤维。通过扫描电镜、红外光谱和物理吸附等手段考察了PVP添加量对纤维形貌、分子结构、比表面积与孔结构等结构的影响。结果表明，乙醇浸泡成功脱除了CA/PVP纳米纤维中PVP，形成了丰富的中/大孔，而这些孔隙有效的促进了CA的脱乙酰化，进而有效提升了纤维炭化过程中的结构稳定性。过多添加PVP会导致CA相不连续，其脱除会导致CA骨架的坍塌融合。添加PVP后所得碳纳米纤维具有完好的纤维形态，比表面积可达454m²/g。将所得纳米炭纤维用作电容器电极进行电化学测试，结果表明，当CA/PVP为1:1时，所得纳米炭纤维的电化学性能最优，其在0.2 A/g电流密度下的比电容为103 F/g。