铜和硼化物对PAN基炭纤维的催化石墨化作用

将单质铜、硼酸、PAN基炭纤维进行混合研磨,经过石墨化炉高温处理,利用X射线衍射检测了铜和硼在热处理过程中的变化,研究催化剂的量和热处理温度对石墨化度的影响,结果显示炭纤维的石墨化度由25.6%提高到95.6%,表明铜和硼化物二元催化剂体系要比一元催化剂体系铜或硼更能显著地提高PAN基炭纤维的石墨化度,并完善炭纤维的石墨晶型。     

交替电解促进PAN基炭纤维的催化石墨化

介绍了一种简单的在硼酸和氯化镍溶液中交替电解的方法来促进PAN基炭纤维的催化石墨化,并考察了热处理温度和电解液中氯化镍的浓度对PAN基炭纤维催化石墨化的影响.纤维的形貌和结构变化分别采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)进行表征.结果表明:通过交替电解处理,可以有效地破坏炭纤维的组织结构,并同步实现催化剂硼酸和镍在炭纤维上的分散和沉积.交替电解处理过的炭纤维经2 400℃热处理l h后,其石墨化度明显提高,达到85%,Le为15 nm.     

化学滴定法分析PAN基HM炭纤维表面酸性官能团

利用化学滴定法分析阳极氧化PAN基HM炭纤维表面酸性官能团，结果发现：炭纤维表面酸性官能团随电流密度增大而明显增加，最终达到“饱和”。这将有利于进一步研究PAN基高模炭纤维氧化机理和粘结机理。     

热处理温度对炭纤维结构和性能的影响

在不同温度下对3K聚丙烯腈基炭纤维进行了高温处理，研究了热处理温度对炭纤维结构和性能的影响。试验结果表明，随着热处理温度的提高，炭纤维线密度下降，微晶层间距缩小，碳含量、微晶尺寸和拉伸模量得以提高。高温处理导致炭纤维拉伸强度发生较大损失，在本次试验中，在不同的热处理温度下，纤维强度下降的程度不同。     

空气氧化刻蚀提高PAN基炭纤维抗拉强度的研究

用空气氧化刻蚀（附浸渍预处理）的方法对通用级（类似T－300）PAN基炭纤维进行处理。以NaOH,HNO3,H2SO4,(H2SO4 KMnO4)为浸渍液，研究了直接空气氧化刻蚀中的氧化温度，氧化时间，浸渍液浓度等因素对炭纤维抗拉强度的影响。结果表明：在优化工艺条件下，炭纤维的抗拉强度可由3．73GPa提高到4．52GPa。     

炭化过程对聚丙烯腈基活性中空炭纤维性能的影响

聚丙烯腈(PAN)中空纤维在空气中250℃预氧化2 h后,在氮气气氛中炭化,得到PAN基中空炭纤维(PAN-CHF),再在二氧化碳气氛中活化,得到PAN基活性中空炭纤维(PAN-ACHF)。考察了炭化温度和炭化时间对PAN-CHF的收缩率、PAN-ACHF的收缩率、活化收率、比表面积和吸附性能的影响。结果表明:炭化温度为1 000℃时,PAN-CHF和PAN-ACHF的收缩率相同;炭化温度为900℃时,PAN-ACHF的比表面积最大,吸附性能最好,炭化时间对PAN-CHF和PAN-ACHF的收缩率影响不大,但活化收率随炭化时间延长呈上升趋势,比表面积先增后降,炭化时间为60 min时达到最大,其吸附量最大。     

聚丙烯腈基碳纤维灰分的来源及其影响因素

研究了聚丙烯腈(PAN)原丝及PAN基碳纤维灰分的形态结构及化学成分,分析了碳纤维灰分产生的原因及其影响因素。结果表明:PAN原丝灰分及碳纤维灰分主要由C、O及Si三种元素组成,并且Si元素为灰分的主体成分;原丝灰分与碳纤维灰分之间存在线性关系;油剂种类及上油率是影响原丝及碳纤维灰分含量的主要因素;油剂中硅含量高,上油率高均会导致原丝及碳纤维灰分的大幅提高。     

炭纤维用聚丙烯腈合成工艺研究进展

炭纤维是一种具备多种优异性能的新型炭材料,具有高强度、抗高温和密度低等特点。炭纤维及其复合材料广泛应用于航天、军事和体育等领域。聚丙烯腈基(PAN)炭纤维占炭纤维产业的90%以上,具有非常广阔的开发利用前景。本文主要介绍了溶液聚合、水相沉淀聚合、混合溶剂沉淀聚合、乳液聚合、离子聚合及一些新型丙烯腈聚合方法;论述了共聚单体的作用和选择,丙烯腈(AN)聚合过程的影响因素等,并对PAN聚合物进一步的研究方向做出展望。     

聚丙烯腈基炭纤维的最新技术进展

本文叙述了最近几年来聚丙烯腈(PAN)基炭纤维制造技术进展概况,着重介绍了新发展起来的高性能炭纤维。最近几年来,PAN基炭纤维的拉伸强度和模量有了相当大的提高,并由此获得了广泛的应用。随着性能的极大改善,被应用于大型民用飞机的主要结构。     

认清国内外新形势，找准定位，为我国炭纤维的发展作出贡献

论述国内外PAN基炭纤维发展的新形势和新动向，指出在“十五”期间我国十几家PAN原丝和炭纤维厂家应找准自己的产品定位，制订企业的发展战略，方能在国内外日益激烈的竞争中立于不败之地，为我国炭纤维产业的发展作出贡献。     

PAN基碳纤维连续石墨化过程中的取向性

利用XRD研究了PAN基碳纤维在连续高温石墨化和热牵伸石墨化过程中纤维内石墨微晶沿纤维轴择优取向性的变化。结果表明：碳纤维中石墨微晶的择优取向性随石墨化温度的提高和热牵伸的增大而增加。两种工艺中纤维的拉伸模量均随微晶取向性的增加而增大,但在获得相同的模量下其取向参数却不同;碳纤维的拉伸模量不仅仅取决于石墨微晶的择优取向,而且与晶体的大小有关。另外,经过3000℃的高温处理后,纤维的择优取向参数Z仅为14.71°,说明纤维中乱层石墨的层面仍没有高度取向。     

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。     

酚醛树脂炭含量对炭纸组织结构和性能的影响

对预制PAN基炭纤维纸进行树脂浸渍、模压和高温热处理,制备燃料电池用炭纸。借助SEM和XRD等技术研究了炭纸的微观结构和石墨化度。分别用压差法、四探针电阻法和拉伸测试测得炭纸的透气率、面电阻率和拉伸强度。结果表明:增加PF树脂炭含量可以提高炭纸的体积密度和拉伸强度,但导致透气性能下降。树脂炭含量的增加也有助于炭纸形成发达的三维网络状结构,炭纸的导电性能得到改善,炭纸整体石墨化趋势有一定的加强。当PF树脂炭含量为54%时,炭纸透气率为2050mL·mm/(cm2·h·mmAq),密度为0.48g/cm3,面电阻率21.1mΩ·cm,石墨化度58%,抗拉强度达到15MPa,基本满足炭纸的应用要求。     

聚丙烯腈基碳纤维用环氧树脂上浆剂的比较

用两种环氧树脂上浆剂对国产聚丙烯腈基碳纤维进行上浆,测试和比较了两种环氧树脂上浆剂对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维耐磨性、与水接触角、表面能等性能以及拉伸强度、伸长率、层间剪切强度(ILSS)等力学性能的影响。上浆剂中主体成分环氧树脂相对分子质量不是影响碳纤维层间剪切强度的决定性因素。     

降低循环流化床锅炉飞灰含碳量的因素分析

循环流化床锅炉的飞灰含碳量是锅炉燃烧工况好坏的直接反映 ,其对锅炉的热效率的影响是很大的 ,它还直接影响着粉煤灰的综合开发和利用 .在对云天化循环流化床锅炉的生产实验研究中 ,分析了影响循环流化床锅炉飞灰含碳量的各种因素 (床温、煤质煤粒、一次风、二次风、床压和旋风分离器效率等 ) ,通过实验研究找到了降低循环流化床锅炉飞灰含碳量的具体而又行之有效的操作方法 ,以指导实际生产 .     

A comparison of the effect of graphitization on microstructures and properties of polyacrylonitrile and mesophase pitch-based carbon fibers

Polyacrylonitrile (PAN) and mesophase pitch (MPP)-based carbon fibers were heat treated in the temperature range of 1300–2700 °C. After high-temperature heat treatment (HHT), the microstructures and mechanical properties of PAN and MPP-based carbon fibers were investigated. For both series of carbon fibers, the Young’s modulus increased with heat treatment temperature increasing. The tensile strength of PAN-based carbon fibers decreased, while that of MPP-based carbon fibers increased. After HHT at 2700 °C, the tensile strength of MPP-based carbon fibers exceeded that of PAN-based carbon fibers. The results could be ascribed to the variously original structures and the different routines of structural evolution. The physical entanglements and covalent cross-links of carbon ribbons in PAN-based carbon fibers contributed to a higher shear stress between the graphene layers, however, tended to generate voids and cracks during HHT due to an extensive transformation from turbostratic to ordered structure along with nitrogen removing. For MPP-based carbon fibers, they displayed a radial texture with ordered and parallel packing of layers in the transverse section. Thus, it was easier for the graphene layers to stack and bond to the adjacent ones without strong rotations, leading to fewer voids and cracks.     

碳纤维热氧化行为及其机理

对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维进行热氧化处理,借助扫描电子显微镜、X射线光电子能谱,拉曼光谱等手段表征了PAN基碳纤维的热氧化行为,研究了其热氧化机理。结果表明:热氧化使PAN基碳纤维表面氧元素含量大幅升高,碳含量下降,氧以C—OH或C—O—C基团的形式吸附到表面、在550℃左右以C=O基团大量分解的形式腐蚀纤维,破坏纤维形貌;同时热氧化腐蚀纤维中的非石墨碳,使得有序的石墨结构向非石墨无序结构转变,破坏碳纤维的晶体结构。