碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)

一、前言国外CFRC的研制始于70年代初,至今已有二十余年,其发展过程可分为两阶段.从72年到80年初,这阶段主要是用PAN基碳纤维丝以单向排布方式增强水泥,取得了许多有意义的研究结果,但由于PAN基碳纤维价昂,没有开发CFRC的实际应用.80年代初,沥青基通用型碳纤维商品上市,价格便宜,开始了短切沥青基碳纤维增强水泥的研究,特别是轻质CFRC的实际应用取得了重大进展,使CFRC的开发进入一个新阶段,

国外碳纤维工业的现况、发展过程及其最近动向

一、前言碳纤维是50年代初发展起来的一种新型结构材料,其特性是强度高、模量高、比重小、并有导电、耐腐蚀及自润滑等性能。碳纤维首先在火箭、宇航等尖端技术方面得到了应用,引起各国科技界特别是军工部门的重视,竞相开发。后来又在体育器械、纺织、机械等工业领域中开发应用,同样取得了优良效果,深受欢迎。碳纤维是在积极发展宇航及航空工业的形势下诞生的。随着尖端技术的发展,对新材料性能的要求也日益苛刻,这样促进了碳纤维本身性能的提高和完善,从而取得了很快的发展。

PAN共聚纤维的热氧化研究

本工作采用连续式实骏装置与方法,借助力学测试、X射线衍射、元素分析、红外光谱等技术,系统地研究了PAN共聚纤维在连续热氧化过程中化学、结构、性能间的联系,亦对PAN基碳纤维力学性能提高的途径进行了探讨。研究结累表明:在热氧化过程中,PAN共聚体系的热化学反应主要发生在250℃左右;其间纤维的序态结构变化剧烈,易使纤维产生结构缺陷,进而影响热氧化纤维力学性能的变化。

长碳纤维/聚丙烯复合材料加工工艺和性能的研究

本文利用单螺杆挤出机,采用电缆包覆式工艺,进行聚丙烯树脂包覆长碳纤维,然后再二次造粒,制备出长碳纤维/聚丙烯复合粒料.对此复合材料和原PP树脂的性能测试结果发现:因碳纤维表面未经处理,致使复合材料的拉伸强度、伸长率、缺口冲击强度较原PP树脂有一定程度地下降,而此复合材料的导电性却大大提高,结合其断口和横截面的电子扫描电镜照片,讨论了复合材料力学性能下降和电学性能提高的机理.

中空炭纤维径向结构的研究

借助于扫描电镜和光学显微镜,研究了PAN基中空炭纤维的径向结构,实验结果表明,由实验室制备的中空炭纤维主要可分为两类,即圆形和扁形中空炭纤维,且它们具有不同的形成机理。通过炭纤维抛光面的偏光显微镜分析,提出了两种炭纤维的径向结构示意图。

高性能碳纤维的研制—连续预氧化过程中纤维序态结构的变化

报道了制备高性能碳纤维的连续预氧化过程中,一定张力下聚丙烯腈(PAN)原丝纤维序态结构的变化历程。结果表明,PAN纤维序态结构的演变经历三个阶段,即序态结构趋于完善,序态结构快速变化和慢速变化。

工艺参数对碳纤维抗张强度的影响

本文探讨了在碳纤维制备过程中,预氧化碳化工艺参数对碳纤维抗张强度的影响。实验结果表明,碳纤维的抗张强度随预氧化纤维鞘面积含量增加而提高,在一定速度范围内(4m/h26→m/h)随碳化速度的加快而提高。当预氧化和碳化工艺相匹配时,才能得到高抗张强度的碳纤维。

国产沥青炭纤维在水泥基体中的增强作用

0 概述水泥是一种传统的建筑材料,其固有的脆性使其应用受到很大的限制,因此,很早以前就开始了纤维增强水泥的研究。增强纤维有石棉纤维、玻璃纤维、钢纤维、炭纤维等。实验研究和实际应用都说明,对于增强水泥来说,炭纤维是较为理想的增强纤维,它质轻、高强、耐高温、耐腐蚀、具导电导热性。PAN基炭纤维因其价格昂贵,只少量用于实验室研究。八十年代,通用级沥青炭纤维上市,日本鹿岛建设公司率先用于增强水泥的研究,取得了成功。近年来。

炭纤维鞘芯结构的研究

本文探讨了预氧化工艺参数对预氧化纤维及最终炭纤维鞘芯结构的影响;分析比较了国内外9种炭纤维形态结构的差异。结果表明,预氧化纤维的鞘芯结构受预氧化工艺条件的控制,炭纤维的鞘芯结构是从预氧化纤维结构演变而来的。

碳纤维水泥复合材料（CFRC）的研制

本文从ＣＦＲＣ材料的配方设计、性能测试及试体断裂面形貌等几个方面较为系统地研究了骨料品种及掺量、外加剂品种及接量、水灰比、碳纤维品种及掺量和长度对ＣＦＲＣ复合材料的物理及力学性能的影响，确定了制各ＣＦＲＣ材料所采用的适宜参数．

美国碳纤维工业的近况

美国制定了一项新的联邦法令,规定用于国防用途的碳纤维增强剂必须增加以国产PAN纤维为原料的比重。予料这会引起PAN产量下跌,现在向美国提供所需碳纤维量90%的日本厂家将会有较大的损失,这项法令实际上意味着外国碳纤维厂家以及美国非生产PAN原丝的厂家将被排除在宇航工业及其他国家项目之外。这些项目约占所需碳纤维量的60%。值得注意的是,美国绝大多数新型碳纤维都来自己用自产PAN原丝或已计划自产PAN原丝的厂家。

Hercules公司碳纤维产品的技术性能

Hercules公司是美国生产碳纤维产品规模最大的公司,产品性能与日本Tony,Toho公司的产品相仿,也属世界一流,我国对其产品性能很少报导,兹按该公司提供的技术资料,作一简要介绍。

预氧化过程中PAN共聚纤维密度与结构关系的研究

采用连续实验装置与工艺,借助密度、X射线衍射、红外光谱、元素分析等技术,研究了聚丙烯腈共聚纤维在连续预氧化过程中密度与结构之间的关系及有关反应过程与影响因素.研究结果表明,预氧化过程中 PAN 共聚纤维密度的变化不仅可反映出纤维结构上的各种化学和物理变化,亦可以作为一种工业生产的控制指标.

碳纤维直径对结构和性能的影响

借助于光学显微镜、扫描电镜和单丝的机械、电性能测试,探讨了PAN原丝直径对预氧丝和碳纤维模截面结构、碳纤维抗张强度、电阻率的影响。结果表明:预氧丝的芯直径随丝的直径增大而增大;粗碳纤维的结构不均匀性比细纤维严重,且在较粗的碳纤维横截面上会出现中空。在一束碳纤维中,随着纤维直径增大,单丝抗张强度下降,电阻率上升。

碳化过程中PAN基碳纤维结构与力学性能变化的研究

本工作采用连续式实验装置与方法,借助热重分析、密度分析、气相色谱、X射线衍射、俄歇能谱、金相显微镜与力学性能测试等技术,系统地研究了PAN热氧稳定化纤维在连续碳化过程中纤维结构与力学性能的变化关系,并对提高碳纤维力学性能的途径进行了探讨。研究结果表明:在碳纤维的形成过程中,纤维结构的变化与力学性能的变化密切相关;纤维结构中存在的序态结构的规整性与截面结构的均匀性将对碳纤维力学性能产生重要影响。

碳纤维—现代工艺技术水平

1992年5月12日至15日,安徽大学高分子材料研究所举办了碳纤维及碳纤维复合材料的学术交流和技术洽谈会。英国碳纤维专家Dr.P.G.Rose(英国Action Com Posites Engineering Ltd公司董事兼总经理)应我刊主编李仍元教授的邀请参加了这次会议,并在会上作了三个报告、其内容概括甚广,从原丝聚丙烯晴纤维、碳纤维的制造、结构、性能、产品质量等重要问题,到碳纤维复合材料加工、性能、测试及产品开发的全过程,其特点是将基础研究和工艺技术与产品开发互相紧密结合。该报告引起与会者的极大兴趣,会后尊得Dr.P.G.Rose本人同意,李仍元教授将报告译成中文,经我编辑部加工整理全文在本期刊登。我国碳纤维的发展已经历漫长、艰难的路途,取得了目前的成就实非易事、现仍不能满足实际需要。就目前情况而言,可说基础研完不过硬,工程技术开发甚少、生产管理水平不先进,因此,在进一步开发遇到很多困难。当今,我国已进入市场经济的竞争局面,形势更为严峻,如果该文登出后在实际工作中能为国内从事碳纤维研究、开发、应用者提供一点参考和借鉴,来促进我国碳纤维事业的发展,译者与本刊编辑部将感到极大欣慰。本报告原是讲稿、在翻译成文时,译者曾作了一些改动,限于编辑水平,错误难免,不妥之处,望读者批评指正。

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。

石油沥青基碳纤维

前言沥青基碳纤维通常分成两类。一类是通用型(GP)碳纤维,其结构是各向同性。另一类是高性能型(HP)碳纤维,其特微是高弹性模量。这两类碳纤维都由沥青制得,可是它们的现状及其主要问题却大不相同。通用型碳纤维(GPCF)首要的问题是研究如何完善以合理价格提供大规模产品的工艺及其应用开发。另一方面,许多公司及研究所积极地进行了高性能碳纤维(HPCF)制备方法的技术开发。

碳纤维增强水泥复合材料

一、前言近年来用纤维增强剂来改善通用建材水泥和混凝的力学性能如抗张强度,延伸度,抗衡击性能等引起了人们极大的注意。多种多样的纤维包括钢丝、耐碱玻璃纤维、维尼纶、聚丙烯纤维、芳纶以及碳纤维等已被用于此途,并在建材工业中已经商品化了。这些增强纤维中,碳纤维尽管其价高,由于其高比强度及杨氏模量以及在高碱性环境下的化学惰性,还是吸引人们选它来增强水泥基脆性基体。它们在钢筋表面不像钢丝那样产生锈污染问题。

聚丙烯腈纤维连续预氧化过程的研究—纤维的物化行为

采用密度、元素分析、广角X射线衍射等多种测试分析方法对制备碳纤维的聚丙烯腈原丝纤维在连续预氧化过程中的物化行为进行了表征研究。实验结果表明,聚丙烯腈纤维的物化行为大致可分为三个区域。Ⅰ区,纤维主要表现为物理行为,即产生熵收缩;Ⅱ区,纤维内的预氧化反应迅速进行,逐渐形成梯形环化结构及鞘芯结构;Ⅲ区,纤维中的预氧化反应趋于缓和,逐渐达到稳定化。