纤维线密度与预氧化当量时间的相关性

对经过不同预氧化当量时间处理的预氧化纤维样品的w(氧)和碳纤维样品的线密度进行了分析,找出了预氧化当量时间、w(氧)同碳纤维线密度的相关性,并借助同样条件下的预氧化纤维密度对得到的相关规律进行佐证,同时对其影响机理进行了研究。研究结果表明,在一定范围内预氧化当量时间越长,预氧化纤维的w(氧)越高,对应的碳纤维线密度越高,并在一定范围内呈现线性关系。但当预氧化当量时间过长,碳纤维的线密度呈下降趋势。     

一种表征聚丙烯腈纤维预氧化程度的新方法

在工业化连续碳纤维生产线上,对干喷湿纺和湿纺的聚丙烯腈(PAN)原丝进行对比实验,跟踪了这两类原丝在预氧化和碳化过程中力学性能的变化规律。采用密度仪、纤维单丝断裂强力仪等测试分析了不同预氧化条件下预氧化纤维的力学性能与相应碳纤维力学性能之间的内在联系。结果表明,碳纤维的力学性能与预氧化纤维的断裂强力密切相关。通过与不同的预氧化程度表征方法相比较,提出了以预氧化纤维的强力损失率作为表征PAN纤维预氧化程度的新方法。     

聚丙烯腈原丝连续预氧化过程中纤维张力的变化

研究了由聚丙烯腈原丝制备碳纤维的连续预氧化过程中纤维张力的变化以及对最终碳纤维结构及力学性能的影响。实验结果表明:预氧化阶段纤维张力主要取决于外加拉伸比及纤维的物化行为。此阶段施加较高的拉伸比,纤维张力则较大,并同时提高了碳纤维微晶取向和力学性能。     

氧化加热介质对碳纤维性能影响

对经过不同加热介质即空气、φ(氧)=20%、φ(氧)=15%气氛预氧化处理的聚丙烯腈PAN纤维,通过对预氧化纤维密度、氧含量对比分析,在240℃后随着温度的增加以空气、φ(氧)=20%气氛处理的预氧化纤维密度增长较快,而φ(氧)=15%气氛处理的预氧化纤维密度相对增长缓慢,有利于纤维的结构控制。经过碳化处理得到碳纤维样品力学性能的分析。经低φ(氧)加热介质预氧化处理的预氧化纤维氧化反应缓和产生的缺陷较小,氧化纤维均质化程度更高。因此制备的碳纤维拉伸强度更高。     

Cu盐对聚丙烯腈预氧化纤维增强作用研究

<正> 一 引言 在碳纤维的生产过程中,PAN纤维经过热稳定化处理成为预氧化纤维(PANOF),再经过高温碳化,制成碳纤维。随着热稳定化温度的升高和时间的增长,大分子链上的氰基发生环化聚合,生成稳定的梯型结构:     

聚丙烯腈纤维预氧化过程——Ⅰ.皮芯二重结构的研究

<正> 聚丙烯腈纤维的预氧化过程是制备高强高模量碳纤维的重要环节,预氧化过程的研究对改进制备碳纤维的工艺,提高碳纤维的性能以及纺制新型原丝等等都有密切的关系,因此在这方面仍然进行着大量工作。近年来为了缩短预氧化时间,采用提高预氧化温度的措施,这样,聚丙烯腈纤维在某些预氧化条件下会形成皮芯二重结构,我所制备高强Ⅰ型碳纤维的预氧化纤维就是这样     

耐燃腈纶改性技术的研究

选用改性剂-2、氯化亚铜(CuCl)、丁二酸、乙二胺等作为改性剂,对普通民用腈纶进行处理,然后进行预氧化,比较各种改性剂对纤维预氧化的效果,以及预氧化纤维的力学性能、直径、密度和表面形貌的影响。结果表明:CuCl改性效果最好,能促进环化反应和脱氢反应的进行,降低预氧化起始温度,反应温和,而且还能缩短预氧化时间,预氧丝的抗拉强度提高了57%。     

NTT碳纤维集团公司宣布Koreox预氧化PAN纤维新产品系列

Koreox预氧化PAN纤维是一种阻燃性纤维,由轻度碳化的碳纤维聚丙烯腈原丝制造。当它在更高温度下经过进一步碳化,预氧化PAN纤维转变成碳纤维。当它进行蒸发或化学活性过程,成为一种具有活性的碳纤维。这就证明Koreox预氧化PAN纤维属于丙烯酸碳纤维族,是一种先进功能纤维,且持有高度阻燃性。     

张力对PAN预氧化纤维结构和性能的影响

在预氧化过程中通过施加不同张力制备了四组PAN预氧化纤维,并利用单纤维强力测试仪、元素分析仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对PAN基碳纤维原丝及预氧化纤维的力学性能、微观结构和表面形貌进行了研究。结果表明,热处理过程中负载张力的增加会引起预氧化纤维表面形貌发生明显变化,预氧化纤维表面整体更加光滑,其(002)晶面的晶粒尺寸变大,微晶择优取向程度增加,预氧化纤维中C元素含量逐渐降低,O元素含量逐渐增加,预氧化纤维的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率都呈现逐渐降低的趋势。     

羟胺改性对聚丙烯腈预氧化纤维低温碳化的影响

分别将未经过与经过盐酸羟胺处理的预氧化纤维在氮气(99.999%)气氛下,以5℃/min的升温速率加热至800℃进行低温碳化。通过定量傅里叶变换红外光谱、差示扫描量热分析、热失重分析等手段研究了羟胺改性对预氧化纤维在低温碳化过程中的影响。结果表明:羟胺改性可以使原来环化不完全的预氧化纤维在较低温度下进一步环化,从而提高了其热稳定性和碳化收率,所得碳纤维的性能也得到了较大幅度的提高。     

高温碳化温度对碳纤维性能的影响

对经过相同预氧化、低温碳化和不同高温碳化处理的碳纤维样品进行了拉伸强度、拉伸模量、密度的分析,找出了2种原丝在经过碳化工艺处理后拉伸强度、拉伸模量、密度与高温碳化温度的相关性,并对其影响机理进行了研究。研究结果表明:在一定的温度范围内碳纤维拉伸强度随着高温碳化温度的提高而增加,在高温碳化温度达到一定值时,碳纤维拉伸强度将下降;碳纤维拉伸模量均随着高温碳化温度的提高而增加;碳纤维密度均随着高温碳化温度的提高而降低。     

煤加氢热解沥青制备通用级沥青碳纤维的研究

以煤加氢热解沥青为原料,采用空气氧化和氮气吹扫处理,制备了可纺沥青,收率超过70％。可纺沥青经过纺丝、预氧化和炭化,制得通用级沥青碳纤维。实验结果表明,沥青碳纤维直径12．2um、抗拉强度623MPa、模量30．5GPa、伸长率2．05％。     

干喷湿纺聚丙烯腈原丝的预氧化和碳化工艺

分析了预氧化时间、温度对预氧丝密度的影响,研究了预氧丝密度和牵伸率以及张力、碳化升温速率与碳纤维抗拉强度之间的关系。试验结果证明:延长预氧化时间和提高预氧化温度,预氧丝密度提高;当预氧丝密度为1.355 g/cm3时,得到的碳纤维的强度最高;当预氧化牵伸率为0.93%时,对应的碳纤维强度为4.84 GPa;在300℃/min低温碳化升温速率和1000℃/min高温碳化升温速率下,可以得到高性能碳纤维。     

聚丙烯腈纤维纺丝油剂对碳纤维性能的影响

研究了3种聚丙烯腈纤维油剂对原丝纺丝、预氧化和碳化过程的影响。结果表明:纺丝上油率与上油浓度成正比,二油工序纤维上油率受油剂浓度影响大;油剂对预氧化反应有阻碍作用,上油率越大,阻碍作用越大,但其可使预氧化过程易于控制;使用油剂可提高碳纤维的力学性能,与未上油原丝制得的碳纤维相比,上油率为1.0%时,3种油剂使碳纤维拉伸强度分别提高了8.81%、9.85%和11.74%。     

Characterization of oxidised pan fibres

A comprehensive study of mechanical properties of PAN fibres, oxidised for various times, is made. The decrease in strength and secondary modulus of oxidised fibres with oxidation time shows that the oxidation reaction is intramolecular and not intermolecular. The increase in formation of ladder polymer with oxidation time is confirmed by X-ray studies. The variation of strength of carbon fibres (H.T.T. 1000°C) with change in preoxidation time is reported and it is shown that the strength of carbon fibres starts decreasing after a certain optimum pre-oxidation time. Carbon fibres with slow heating rate during preoxidation stage are found to be stronger than those with quick heating during preoxidation. The implications are discussed.     

预氧化拉伸对PAN基碳纤维结构和性能的影响

借助X射线衍射、元素分析等表征手段,研究了聚丙烯腈(PAN)纤维在预氧化过程中拉伸对纤维孔隙结构、预氧丝氧含量和最终碳纤维力学性能的影响。结果表明:随着拉伸倍数的增大,PAN预氧丝的平均孔径和孔隙率均减小;经一定拉伸后PAN基碳纤维的强度和模量均有所增加,但当拉伸到一定程度后,PAN预氧丝的氧含量呈下降趋势,纤维未形成稳定的耐热梯形结构,PAN基碳纤维力学性能显著下降。     

聚乙二醇对碳纤维电极材料性能的影响

以聚乙二醇为改性剂,采用静电纺丝法制备聚丙烯腈纤维。经预氧化、碳化过程制备了聚丙烯腈基碳纤维。用SEM、XRD等手段表征了碳纤维的微观形貌及结构。用XPS测试表征了碳纤维表面元素含量。用循环伏安测试法测试碳纤维电极材料的电化学性能。实验结果表明,当聚乙二醇加入量为4％时,得到的碳纤维电极材料电容性能最佳,其比电容值达到126．84F／g。     

油剂特性与PAN基碳纤维及其原丝性能的关联性

研究了单一组分油剂中氨基、环氧基、聚醚等特征官能团的特性,摸索了单一组分油剂与复合油剂对碳纤维生产中原丝含油率及表面形态、预氧化过程径向一致性、碳纤维强度等的关联性变化规律。研究表明:碳纤维及原丝性能与油剂的组分有直接关联性。由氨基、环氧基、聚醚等复配后的油剂,具有稳定性好、耐热性高、保护性强等特点。     

PAN基高模碳纤维阳极氧化的表面处理

采用阳极氧化法对PAN基高模碳纤维进行连续表面处理,重点研究了氧化电流密度对碳纤维宏观力学性能、表面形貌、表面酸性官能团以及碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层间剪切强度(ILSS)的影响。结果表明,电流密度对纤维力学性能、表面形貌影响不大;氧化后纤维表面总的酸性官能团显著提高,最大增幅达13倍左右;适当的处理条件可使CFRP的ILSS从28.4 MPa提高到80 MPa以上。     

阳极氧化及上浆过程中PAN基碳纤维表面形态结构的演变

采用阳极氧化法对PAN基碳纤维的表面进行改性,然后使用上浆剂对纤维表面进行上浆处理。使用扫描电镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱仪等分析了处理过程中碳纤维表面形态结构的变化,研究了阳极氧化及上浆处理对碳纤维的拉伸强度及其与环氧树脂间界面剪切强度(IFSS)的影响。结果表明:阳极氧化处理后,碳纤维表面平均粗糙度从48.0 nm增大到90.5 nm,而上浆后碳纤维平均粗糙度下降到32.3nm;经阳极氧化处理后,碳纤维表面碳(C)元素含量降低,氧(O)、氮(N)元素含量增加,—OH基团含量由14.43%增加到39.32%,而上浆后纤维表面—OH基团含量变化不大;在阳极氧化过程中随着氧化程度的提高,碳纤维的拉伸强度逐渐降低,但其IFSS逐渐升高;上浆对碳纤维拉伸强度影响不大,但上浆剂中较高的活性基团使得其IFSS进一步提高。