不同形状中间相沥青炭纤维的横断面结构

在场发射扫描电子显微镜（ＦＥ－ＳＥＭ）下观察了圆形、中空、条形和Ｙ－形中间相沥青炭纤维的横断面结构,用流变学理论分析了纺丝过程中几种炭纤维结构的形成,提出中空纤维纺制时沥青流体的最大流速线在喷丝孔中心线的内侧,并根据中空炭纤维横断面的显微照片对此加以证实,用催化缩聚中间相沥青制备的条形炭纤维显示出的特殊弧形对称结构,起因于中间相沥青的流变性质和条形喷丝孔的形状设计,非圆形中间相沥青炭纤维趋向于以线     

中间相沥青基条形炭纤维的制备与性能

用石油系和萘系中间相沥青熔融纺制条形纤维，经不熔化与炭化处理后，制成条形炭纤维，条件炭纤维容易制备，纺丝时形成的分子取向度较高，较薄的壁厚降低了不熔化温度，缩短了不熔化时间，分子取向度的提高和纤维中缺陷的减少有产地改善了它的力学性能。     

高导热中间相沥青基炭纤维的微观结构分析

中间相沥青基炭纤维具有低电阻、高导热特性,是目前最具发展前景的功能型导热、散热材料,但是国内对其微观结构和性能的研究报道较少。对国外高导热中间相沥青基炭纤维的微观结构和形貌进行了分析,同时将实验室研发的不同截面形状中间相沥青基炭纤维进行比较。研究结果表明中间相沥青基炭纤维具有的高导热特性源于其内部三维有序堆积的类石墨层状结构和较为完整生长的石墨晶体。热处理温度越高,其类石墨晶体生长越完善,层片取向程度越高。与圆形截面辐射状结构中间相沥青炭纤维相比,带状截面炭纤维有效解决了劈裂问题,其石墨片层间距为0.337nm,层片堆积高度达到26.77nm,轴向热导率高于800W/（m.K）。     

高导热大直径中间相沥青炭纤维的研制及结构表征

中间相沥青炭纤维由于其石墨晶体结构沿纤维轴高度择优取向,具有极高的热导。报道了高热导石墨材料开发研究的初步结果,用萘系中间相沥青制备了大直径炭纤维,并用测定炭丝电阻率的方法估算其热导系数。结果表明,尽管炭纤维的力学性能随丝径的增大而降低,但其热导率却随丝径增大而升高。     

中间相沥青薄膜带的制造及结构

引言虽对中间相沥青高性能碳纤维进行了广泛的研究,但仍存在提高生成的炭纤维的性能及降低成本等许多问题。由于高性能炭纤维的物理性能极大地受到纤维截面形态及组织的影响,所以纺丝时控制其截面状态及组织是改善炭纤维物性的重要课题之一。本研究的目的是以中间相沥青为原料制造纤维截面厚度小于2μ的薄带长炭纤维,并剖析其结构及物性。为使改变生成纤维尺寸的模胀影响最小化,尽量引入低温、高压纺丝及牵伸     

沥青组分对碳纤维径向结构影响的研究

采用混合各向同性、各向异性沥青的物理改性方法,得到混合沥青作为纺丝原料,经纺丝、不熔化、炭化得到不同径向结构的碳纤维.通过流变仪分析、SEM表征,研究沥青混合料的流变性及其对沥青碳纤维径向结构的影响,结果表明:在纺丝温度区间内,各向同性沥青的加入增加了沥青的黏度,使碳纤维径向辐射结构减弱;各向异性沥青的加入同样增加了沥...     

以中间相沥青为粘结剂的低密度高导热炭纤维网络体的研究

以中间相沥青为粘结剂, 采用500 ℃低温炭化炭纤维, 经低压模压成型、炭化和石墨化后得到低密度高导热炭纤维网络体。与以1300 ℃炭化炭纤维为原料和以酚醛为粘结剂制备的炭纤维网络体进行了比较。对粘结剂炭收率(热重分析)、样品微观形貌(扫描电子显微分析)、石墨化度及微晶尺寸(X射线衍射分析)等进行了表征。研究结果表明: 由于高炭收率和高片层取向度的中间相沥青与500 ℃低温炭化处理炭纤维共同经历后续热处理时呈现出相近的热收缩率, 因而具备良好的相互粘结性和石墨片层铆接效应, 其制备的炭纤维网络体经石墨化后密度为0.317 g?cm ^-3, 由此制备的相变复合材料的面内热导率为19.30 W·m ^-1·K ^-1, 较纯相变材料(石蜡)提升了80倍, 明显高于以1300 ℃炭化炭纤维为原料, 以中间相沥青和酚醛分别为粘结剂制备样品的面内热导率(17.03和14.47 W·m ^-1·K ^-1)。     

不同晶体取向中间相沥青基带状炭纤维的制备与表征

以中间相沥青为原料, 采用不同长宽比的矩形截面喷丝板, 通过控制熔融纺丝时的收丝速率, 制得了具有不同截面尺寸和晶体取向的高定向中间相沥青基带状炭纤维, 并研究了热处理温度和喷丝孔截面尺寸对所得炭纤维结构和性能的影响。结果表明, 喷丝孔的形状和收丝速度对炭纤维的晶体取向有显著影响。当收丝速度一定时, 随着喷丝孔截面长宽比的减小, 带状炭纤维截面碳晶体层片由褶皱平行取向结构向辐射状垂直取向结构转变。随着热处理温度的升高, 所制得炭纤维的室温轴向电阻率显著减小, 热导率相应增大, 力学性能明显提高; 随着收丝速率的增大, 带状炭纤维室温轴向电阻率变化不大, 但对其力学性能有显著影响。当喷丝孔截面长宽比和纺丝速度分别为30:1和75 m/min 时, 2500℃石墨化纤维的拉伸强度和杨氏模量分别为2.53 GPa和234.77 GPa。     

中间相沥青基泡沫炭的制备、结构及性能

以萘系中间相沥青为原料,考察了发泡条件、炭化和石墨化工艺对所制泡沫炭结构和性能的影响.结合粘温曲线、TG-DTG热重曲线以及不同发泡条件下泡沫炭的表面形貌分析,其最佳发泡条件为:发泡温度600℃,升温速率5℃/min,发泡压力5MPa.石墨化升温速率越低越有利于泡沫炭石墨微晶的生长及压缩强度的提高,其中以5℃/min升温至2800℃并恒温30min所制泡沫炭的压缩强度达1.38MPa.     

萘系中间相沥青分子结构对其炭纤维性能的影响（英文）

中间相沥青基炭纤维因具有高模量、低电阻率、高导热等特性,在许多领域有广阔的应用前景。本文分别以采用HF/BF₃催化萘一步法制备的中间相沥青(AR-MP)和采用AlCl₃催化萘两步法制备的中间相沥青(N-MP)为原料,制备了高性能炭纤维。通过元素分析、TG-MS、FT-IR、¹³C-NMR、MALDI-TOF-MS、XRD和SEM等手段对上述沥青和纤维进行了分析表征,对比了不同催化聚合工艺制备的中间相沥青的分子结构和性能,并进一步探究了中间相沥青分子结构差异对其炭纤维结构和性能的影响。结果表明：AR-MP分子构型偏向于半刚性的棒状,含有更多的环烷结构和甲基侧链,其预氧化后的纤维显示出更好的碳平面取向,使其石墨化纤维具有更好的热导率(716 W/m·K);而N-MP分子构型偏向于刚性的圆盘状、芳香度高,其纤维在后续热处理过程中产生的缺陷更少,石墨化后具有更大的拉伸强度(3.47 GPa)。     

中间相沥青碳纤维径向辐射结构形成机理研究

中间相沥青碳纤维(MPCF)由于沥青分子沿轴向高度取向,其径向结构容易呈现辐射状态.为研究辐射形成机理,研究了相同的不熔化沥青纤维在不同炭化温度下得到的中间相沥青碳纤维的径向结构.通过SEM,DSC,XRD,FT-IR以及强度测试表征发现,在不熔化纤维和较低炭化温度得到的碳纤维内部沥青分子通过含氧官能团交联,结构致密,...     

中间相沥青基石墨纤维的微观结构

本文用透射电镜、X 射线衍射分析等方法观察和分析了辐射状中间相沥青基石墨纤维的显微结构。结果表明,中间相沥青基石墨纤维中同时存在着有序石墨和乱层石墨两种相。在有序石墨相中,石墨片层堆叠的有序程度较高,且在纵向沿纤维轴高度择优取向,在横向则基本上沿径向排列。有序石墨微晶一般呈略有弯曲的片状,并具有分枝结构,微晶在纵向沿纤维轴交错排列,而在横向则沿径向从芯部向表层不断延伸、分叉和交织。在乱层石墨相中,石墨片层堆叠的有序程度较差,且沿纤维轴的择优取向程度较低。乱层石墨相一般镶嵌在有序石墨微晶之间。此外,在某些地方还存在着严重的晶格畸变。     

中间相沥青碳纤维裂纹分析

采用扫描电子显微镜等仪器分析了中间相沥青初生纤维、不熔化纤维及碳化纤维的表面形态结构以及裂纹对碳化纤维力学性能的影响,探讨了中间相沥青经纺丝,不熔化处理及碳化处理过程产生裂纹缺陷的因素。     

中间相沥青熔融纺制异形纤维的研究

用热缩聚和催化缩聚两种不同工艺制备的中间相沥青及自行设计的五种喷丝板,熔融纺制出中空、条形、Y 形和圆形截面的沥青纤维。实验证明,沥青熔体的出口膨胀性是影响异形纤维特别是中空纤维纺丝成形的重要流变学参数。这一参数随中间相沥青的性质和熔体温度而变化,在较高温度下,沥青熔体的出口膨胀性减小,使得所纺制异形纤维截面的异形度降低。X 射线衍射分析结果表明,不同形状的喷丝板因其不同的当量直径,在纺丝时对熔体产生不同的剪切作用;当量直径越小,剪切作用越强,沥青分子沿纤维轴的取向度越高,因此可使其炭纤维的力学性能提高。     

煤焦油沥青制备中间相

煤焦油沥青在微型高压釜中、氮气氛下,通过改变反应温度和停留时间,制取了中间相沥青(MP)。采用FTIR、偏光显微镜、XRD和SEM对MP进行了表征,表明煤焦油沥青经脱氢缩合反应转变成MP。其最佳反应条件为400℃、7h。     

中间相沥青基活性炭的微观结构对电化学性能的影响

以中间相沥青(Mesophase pitch,MP)为前驱体、KOH作为活化剂,分别采用直接活化法、预炭化活化法制备出活性炭(Activated carbons,ACs).采用N2吸附法对所制ACs的比表面积、孔径分布进行分析.将所制ACs应用于电化学电容器电极材料,进行恒流充放电、循环伏安电化学分析.结果表明:电极的电化学性能不仅受活性炭比表面积、孔结构的影响,也与活性炭的微观形貌有关.其中预炭化活化法ACs颗粒具有片层结构,更有利于炭电极与电解液的浸润,提高微孔比表面积对比电容的贡献.     

用于高性能碳纤维的中间相沥青

用溶剂分离法制备适用于高性能碳纤维的中间相沥青。从加氢煤焦油沥青的丙酮不溶份,可得到具有可纺性良好的中间相沥青。从这种沥青得到的碳纤维要比按常规的热处理方法得到的碳纤维显示出更好的性能。碳纤维的抗拉强度大于4.5GPa,弹性模量大于600GPa。用元素分析、溶剂抽提分析、红外光谱仪来检测由溶剂分离法制得的中间相沥青(SFMP)与由常规的热处理法制得的中间相沥青(HTMP)之间的差别,也可以用偏光显微镜和~(13)C-核磁共振仪来估测SFMP和HTMP中的中间相(定向分子)含量。元素分析、溶剂抽提分析、红外光谱仪的结果表明,SFMP的脂肪族结构高于HTMP,并认为HTMP比SFMP含有较高分子量的组分。用偏光显微镜估测两种沥青的中间相含量均接近100%,但是对于SFMP在~(13)-CNMR中的中间相信号强度高于HTMP。     

沥青基高取向带状炭纤维的制备及表征

以萘系中间相沥青为原料, 通过熔融纺丝、氧化稳定化、炭化和石墨化处理制得了表面光洁平整的高取向带状纤维, 采用红外光谱仪、元素分析仪、X射线衍射仪、拉曼光谱、扫描电子显微镜和偏光显微镜对带状纤维的组成、形貌和微观结构进行了表征. 研究结果表明: 带状沥青纤维氧化稳定化过程中生成的羧基、羰基、醚等含氧官能团在随后炭化处理过程中消失; 带状沥青纤维截面的平均宽度和厚度约为1.6mm和18μm, 经炭化和石墨化处理后收缩至1.2mm和9μm; 随热处理温度的升高, 带状炭纤维(002)晶面的衍射峰逐渐变强, 其晶体尺寸逐渐变大; 与炭化处理纤维相比, 石墨化纤维晶体结构更加完整, 沿纤维主表面的取向程度更高.     

预氧化对中间相沥青泡沫炭结构和性能的影响机制研究

研究了预氧化对萘系中间相沥青的表面化学性质、族组成分布以及对泡沫炭的发泡条件、泡孔形成、孔结构及微结构的影响机制.当中间相沥青经210℃预氧化2h后,其喹啉不溶物含量增加32.3%,族组成分布变窄.在600℃/3MPa发泡条件下,所制石墨化泡沫炭的平均孔径、压缩强度分别为200μm、2.8MPa.     

煤沥青的改性及中间相结构研究

以对甲苯磺酸(PTS)为催化剂,研究了改性温度、时间和改性剂苯甲醛用量对改性煤沥青(MCTP)中间相显微结构产生的影响。研究表明,当苯甲醛/煤沥青(CTP)质量比为30/100、反应温度为150℃和反应时间为15h时得到的MCTP,其中间相呈不完全纤维组织结构;XRD分析表明,通过苯甲醛改性煤沥青,有利于提高中间相光学组织结构的有序性。FT-IR分析表明,改性后芳核骨架振动吸收频率增大,提高了芳核的缩合度;1 H-NMR分析表明,改性过程中的改性反应主要发生在HA上,并对改性过程可能发生的反应机理进行了分析。