优质原丝是制取高性能碳纤维的基础

一、基本概况日本是世界上生产碳纤维的主要国家,无论是碳纤维的质量还是产量都居世界榜首。其中有一条可以借鉴的成功经验就是大力研制和开发聚丙烯腈(PAN)原丝,并以它作为在世界范围内的竞争王牌。我国曾于1971年和1976年两次与日本东丽公司进行技术洽谈,该公司拒绝输出生产原丝技术而使洽谈未获结果。原丝的重要性是显而易知的。表1列出了     

热分析在PVA纤维预处理中的应用

用差热、热重法对原丝的热性能及由不同预处理方法所引起的PVA纤维的热行为变化进行了研究;并通过模拟脱水条件,用不同升温速率,求出了经不同预处理纤维的脱水反应活化能。结果表明,PVA原丝在230℃有一软化点,三种预处理都不同程度地影响了原丝的热效应变化;纤维在180～340℃主要为脱水反应;原丝及经脱水剂、O_3和O_3综合脱水剂处理的纤维,其脱水反应的表观活化能分别为:164.3kJ/mol,92.9kJ/mol,130.5kJ/mol和117.6kJ/mol。     

CFRTP复合材料的性能及应用

引言炭纤维增强热塑性树脂复合材料(CFRTP)具有韧性高、易加工、抗腐蚀等独特性能,近年来受到各国研究者的关注,获得了较快的发展。目前,在复合材料体系中,应用最广的是炭纤维增强热固性树脂复合材料。如,碳/环氧树脂、碳/不饱和聚酯等。但这类复合材料存在不少缺点,如断裂韧性低、损伤容限小、成型加工周期长、预浸料不能长期保存等,这在很大程度上限制了它的发展。人们普遍认为,热塑性树脂复合材料具有很大发展潜力,这是因为它具有如下优     

PVA基活性碳纤维的研制

探索了由民用大丝束聚乙烯醇纤维(PVAF)试制活性碳纤维(ACF)的可能性,以开辟新的原料路线,降低产品成本。PVAF首先用脱水剂处理,脱水剂浓度为10%(质量),然后在200—300℃进行热处理,处理后的纤维再经预氧化和碳化活化转化为ACF,ACF的收率为37.7%,比表面积为1050m~2/g。此外,还探索了用O_3处理PVAF。用差热、热失重和红外等手段对产物进行了表征,推论了相应的反应机理。结果表明:经适当处理的PVAF可制得具有较好吸附性能的ACF。     

碳纤维强度的Weibull分析

碳纤维属于脆性材料。抗拉强度随着测试样品长度的增加而降低,这是缺陷控制强度的主要实验依据,对于同样长度的测试样品,强度值的分散性非常大,这表明缺陷在碳纤维表面和内部是随机分布。碳纤维经气相氧化后,抗拉强度可得到提高,这归因于表面裂纹的消除,或因氧化刻蚀而使裂纹尖端钝化。碳纤维强度的统计性质可用Weibull统计理论来分析。Weibull模数m可作为裂纹频率分布因子。     

聚丙烯腈纤维在水浴牵伸过程中应力-应变曲线的研究

主要考察了聚丙烯腈纤维在水浴牵伸过程中的应力—应变曲线，以及温度、牵伸速率、水分对应力—应变曲线的影响。结果表明：聚丙烯腈纤维在水温为室温(26℃)、30℃～70℃时属于细颈牵伸，在80℃、90℃时是类橡胶牵伸，当水温低于60℃和牵伸速率太快时纤维易产生毛丝。所以在牵伸过程中，水温不能低于60％，牵伸速率要适中，在本实验条件下，200mm／min、500mm／min比较合适，而且在水中牵伸比在空气中牵伸效果好，可获得较大的牵伸率。     

生产碳纤维的关键设备——碳化炉

具有耐热梯型结构的有机预氧丝经过高温热处理转化为含碳量在92%以上的无机碳纤维。实现这一转化的关键设备是碳化炉。工程实践与研究表明:其核心技术是宽口碳化炉及其配套的迷宫密封、废气排除和牵伸系统。对于ht级碳纤维生产线,炉口宽度需在1m以上,而且要正压操作,就需非接触式迷宫密封装置;为使热解废气不污染纤维,排除系统要畅通而瞬时排出;牵伸系统则是制造高性能碳纤维重要手段。     

气液双效法对炭纤维力学性能的影响

讨论了气液双效法表面处理对炭纤维力学性能,特别是对抗拉强度和断裂伸长的影响。证明气液双效法表面处理能明显提高炭纤维的抗拉强度和断裂伸长、其效果与浸润涂层后炭纤维的增重量和气相氧化程度有关。对抗拉强度较低的炭纤维其补强效果更好。     

聚丙烯腈丝条水洗过程中残留DMSO扩散规律的研究

在聚丙烯腈原丝生产过程中,水洗对原丝的结构和性能有重要影响。研究了不同水洗条件下残留DMSO的溶出规律,通过Fick定律建立了溶剂的扩散数学模型,得到不同条件下的扩散系数值,并且通过实验值对其进行修正。借助压汞法考察了不同水洗条件下丝条的孔隙结构参数变化,结果表明:丝条中存在着丰富的微孔,超声波的加入使丝条平均孔径减小。孔结构的变化改变扩散系数,孔隙率增大时扩散系数增大。