PAN-CF碳微晶生长过程中拉伸高效重组研究

采用Raman,HRTEM,XRD方法进行表征,结合力学性能测试,研究了聚丙烯腈基碳纤维类石墨结构和碳微晶生长的阶段特征,分析了高温碳化和石墨化拉伸对碳微晶结构重组效率及力学性能的影响。实验结果表明,聚丙烯腈基石墨纤维中的类石墨结构和碳微晶形成于低温碳化、缓慢生长于高温碳化、快速生长于高温石墨化;当总拉伸倍率不变时,高温碳化高拉伸倍率对碳微晶取向重组效率高,石墨化高拉伸倍率对碳微晶生长的效率较高;在合理施加拉伸的基础上,成功研究制备了与日本东丽公司生产的M55J系列碳纤维性能相当的高强高模碳纤维。     

超级电容器用季铵盐凝胶聚合物电解质的制备及性能

采用溶液浇注法,以聚丙烯腈(PAN)为聚合物基体,四乙基四氟硼酸铵(TEABF_4)为电解质盐,二甲基亚砜(DMSO)为增塑剂制备PAN/TEABF_4凝胶聚合物电解质。采用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG-DTG)以及电导率、循环伏安和恒流充放电等电化学性能测试方法,探究不同的TEABF_4与PAN质量配比对PAN/TEABF_4凝胶聚合物电解质性能的影响。当TEABF_4与PAN质量比为0.5时所制得凝胶聚合物电解质性能最佳:电导率为5.583×10~(–3)S/cm、比电容为27.59 F/g、充放电效率为86.63%、能量密度为100.58 J/g、功率密度为0.675×103 W/kg。     

CLVD快速致密C/C复合材料的高温热物理性能

以聚丙烯腈预氧丝整体毡为增强体,采用快速液气相沉积联合沥青浸渍-炭化增密制备高速列车用C/C复合制动材料。研究了所制材料在30℃～800℃时的热扩散率、比热容、导热系数等热物理性能。研究发现:随温度升高,C/C复合材料平行于纤维叠层方向和垂直于纤维叠层方向的热扩散率均呈非线性降低,而比热容呈非线性增大。材料的导热性能表现出明显的各向异性,平行纤维叠层方向的导热系数先升后降,在200℃时出现极大值186.7W.m-.1K-1,是垂直于纤维方向导热系数的5.8倍。而垂直于纤维叠层方向的导热系数表现平稳。通过Wiedmann-Franz比值的分析,认为所制C/C复合材料在低温区以声子导热为主,高温区以电子导热为主。采用本制备工艺可获得导热性能优良的C/C复合材料。     

微波加热在一维碳材料制备中的应用

一维碳材料由于高效的传质和扩散效率、良好的力学性能和化学稳定性,被广泛应用在吸附净化、催化载体、能源电子等领域。微波加热通过快速处理、提高能源效率和降低设备成本等来满足当前材料加工以及可持续发展的要求,在一维碳材料的制备中表现出巨大的应用潜力。本文介绍了一维碳材料发展、应用现状及微波加热技术的独特优势,概括了微波加热的机理和特性,综述了微波加热与生物质基碳纳米管(CNTs)、碳纳米纤维(CNFs)以及聚丙烯腈基碳纳米纤维(PAN-based CNFs)制备和性能优化相关的研究及应用现状,着重分析了微波加热在炭化过程中对生物质基一维碳材料的作用方式以及在PAN基碳纤维形成过程中所引起的结构性能变化,并指出应着力开发准确可靠的测温工具和相应的微观表征方法,利用仿真和建模手段创新设计新型的微波反应器,以及通过科研实践和基础研究来加深对材料与微波间相互作用机制的理解,从而推动微波加热技术在材料加工领域的应用。     

超细纤维合成革基布的制备及其性能

为提高聚酯/聚酰胺6(PET/PA6)中空超细纤维合成革基布的透湿性、柔软性,将聚丙烯腈(PAN)纳米纤维与PET/PA6超细纤维混合,通过水刺固网的方法制备出PAN-PET/PA6微/纳米超细纤维合成革基布并进行碱处理,分析了PAN纳米纤维质量分数对革基布透气性、透湿性、吸湿性、柔软度及力学性能的影响。结果表明:当革基布面密度一定时,随着PAN纳米纤维质量分数的增加,革基布的透湿性、吸湿性、柔软度、撕裂性能提升,而透气性能和断裂强力有所下降;当PAN纳米纤维质量分数为20%时,革基布的透湿率提升了15.19%,吸水量提高了23.53%,柔软度增加了38.17%;经碱处理后,革基布的亲水性有了明显改善,透湿率提升了23.81%,吸水量提高了42.26%,柔软度提高了23.20%。     

牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维-粘纤混纺产品定量分析方法的研究

探讨和研究了浓盐酸法定量牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维-粘纤混纺产品,确定了此方法中牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的质量修正系数d为1.05.     

碳纤维市场——日新月异

对碳纤维产业进行了综述,介绍了新老生产商和研究机构的动向。在《碳纤维市场：对现状的综述》一文的基础上,介绍了该市场的最新发展。聚丙烯腈（PAN）、沥青和纤维素是生产碳纤维的原料,着重介绍了聚丙烯腈基碳纤维。市场上出售的碳纤维中,近100%为聚丙烯腈基碳纤维。     

同轴静电纺丝参数对聚丙烯腈中空碳纳米纤维形态与炭化收率的影响

为制备可实用聚丙烯腈（PAN）中空碳纳米纤维,考察了同轴静电场施加方式、芯层组分及芯层针头直径对PAN碳纳米纤维中空结构的稳定形成及其炭化收率的影响。实验结果表明：芯层组分会影响PAN纳米纤维壳芯结构及其碳纳米纤维中空结构的形成,静电场施加方式和芯层针头直径的影响不大。扫描电子显微镜观察结果显示,以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶液或甲基硅油为芯层的PAN碳纳米纤维横截面呈明显的中空结构,以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）溶液或空气为芯层时则呈实芯结构。以PMMA溶液为芯层时,由于芯层与壳层PAN具有相同的溶剂二甲基甲酰胺却又互不相溶,因而PAN纳米纤维能稳定形成壳芯结构且壳芯界面相容性好,炭化后的PAN中空碳纳米纤维表面形态最好,中空结构较为规则,炭化收率为28%~31%。     

高效低阻聚丙烯腈/石墨烯纳米纤维膜的制备及其抗菌性能

为了提高聚丙烯腈（PNA）基材料的过滤性能,采用静电纺丝的方法制备了含有不同质量分数石墨烯的PNA /石墨烯纳米纤维复合材料。并对复合材料的过滤效果及抗菌性能进行研究,探讨气流量及孔径分布对过滤效果的影响。研究结果表明：当氧化石墨烯（GO）的质量分数为0.3%时,纺制的纤维平均直径为103nm,复合膜的过滤性能最好;纳米复合材料的过滤效率随气流量的增加而减小,孔径尺寸分布在1.3 ~ 1.7μｍ 之间时最有利于过滤效率的提高;当GO和还原性氧化石墨烯（rGO）质量分数均为0.3%时,PAN /GO 纳米复合材料比PAN/rGO 纳米复合材料的过滤性能好,PAN / GO 和PAN/rGO 纳米复合材料对大肠杆菌的抑菌率分别为32.4%和40.5%,对金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为45.8%和56.7%。