纺丝工艺条件对中间相沥青基异形纤维形状的影响

采用Y形喷丝孔对中间相沥青的熔融纺丝进行了研究，纺丝温度、纺丝压力和纺丝速度是影响异形纤维截面形状的重要因素。通过调整纺丝工艺参数，可得到Y形、三角形和椭圆形等不同截面形状的纤维。

喷丝孔结构对中间相沥青基异形纤维截面形状的影响

采用了几种不同异形孔结构的喷丝板对中间相沥青的熔融纺丝进行了研究，结果表明，喷丝板结构对异形纤维截面的形状有决定性影响，利用Ｙ 形喷丝板通过调整纺丝工艺参数，可得到Ｙ 形、三角形和椭圆形等不同截面形状的纤维，同时也制得了中空炭纤维。

由炭布制备C/C复合材料工艺及性能的研究(英文)

为通过快速增密和低设备成本降低C C复合材料的成本 ,采用中压浸渍、炭化多次循环的工艺制备了快速增密的C C复合材料。该工艺以Z向增强的层叠炭布为增强体 ,不同软化点的中间相沥青和改性沥青为浸渍剂。考察了浸渍工艺 ,并研究了所得C C复合材料的力学性能和断裂形貌。结果表明 ,中间相沥青及改性沥青等高残炭收率沥青是C C复合材料极佳的浸渍剂 ,有利于快速增密。 8次循环后 (约 2周时间 ) ,复合材料的密度从0 .84g cm3 增至 1.76g cm3 。炭布层叠Z向增强的C C复合材料有良好的力学性能 ,而且其性能随着密度的增加而提高。所得复合材料的密度达到 1.76g cm3 时 ,拉伸强度为 87.0 3MPa,弯强为 113.5 6MPa ,压缩强度为 199.

石油沥青纤维不熔化处理的研究

本文以两种石油沥青为原料，利用ＴＧ、ＤＳＣ、ＩＲ、元素分析等手段，对两种沥青纤维的不熔化处理进行了研究，计算了这两种沥青纤维的动力学参数。结果表明，两种沥青纤维在空气中的不熔化反应均为一级反应，但它们的反应活化能不同，分别为：Ｅ（ＩＰＦ）＝３６．９ＫＪ／ｍｏｌ，Ｅ（ＡＰＥ）＝５９．３３ＫＪ／ｍｏｌ。它们的反应速度常数也不相同。同时也发现沥青纤维的不熔化程度对炭纤维的抗拉强度起很大的影响。

中间相沥青基炭泡沫体的制备、结构及性能

以合成中间相萘沥青为原料，采用加压发泡法制备孔径均匀的初生炭泡沫体，经700℃～1000℃和2300℃～2800℃热处理制备出炭化和石墨化炭泡沫体；以700℃炭化处理所得的炭泡沫体作为芯材制成夹芯复合材料。研究了原料性能、发泡以及热处理工艺参数对炭泡沫微观结构和力学性能的影响，考察了炭泡沫体夹芯复合材料的微波吸收性能。结果表明：发泡过程中保持均匀的温度场是制备孔径均匀的炭泡沫体的关键因素，压力是影响孔结构的主要因素。炭泡沫体的微晶结构、力学性能以及微波吸收性能沿xy和XZ面方向（分别表示垂直和平行于重力方向）具有各向异性。

炭纤维及其复合材料的吸波性能和吸波机理

炭纤维和炭纤维复合材料在隐身技术中已经得到了广泛应用。通过分析连续炭纤维、短切炭纤维、螺旋形炭纤维、异形截面炭纤维、掺杂改性炭纤维及其复合材料的微波电磁特性和吸波性能 ,探讨了以上几种炭纤维的吸波机理 ,其中螺旋形炭纤维和异形截面炭纤维是最有发展前景的两种吸波炭纤维。

乳液法制备中间相炭微球的研究

为制备高性能中间相炭微球(MesocarbonMicrobeads,简称MCMB),选用三种不同中间相含量的石油渣油沥青为原料(中间相体积含量:PP185%,PP290%,PP3100%),采用乳液法制备中间相沥青微球(MesophasePitchMi crobeads,简称MPMB),再经预氧化和炭化处理,制得圆整度好、收率高、球径分布窄的中间相炭微球。利用扫描电子显微镜(SEM)考察了MPMB的微观形貌,同时还利用激光粒度分析仪测定了MPMB的粒度分布。研究了乳液法制备MPMB的影响因素,研究结果表明:(1)耐高温硅油适宜作为乳液法的导热分散介质;(2)不同中间相含量的沥青制备微球时有其适宜的处理温度和时间(PP1:320℃,30min;PP2:330℃,30min;PP3:355℃,30min),且制得的微球收率(收率:PP1<PP2<PP3)和微球形貌也有差异;(3)制备微球适宜的搅拌速度为900r/min～1200r/min;(4)通过控制原料沥青颗粒度分布,制得了不同粒径分布的MPMB。

石油沥青基炭纤维的制备(英文)

利用元素分析、TG、DSC、FT IR、XRD和STM等手段研究了各向同性沥青和各向异性沥青基炭纤维的不熔化、炭化和石墨化工艺过程,对不熔化过程的反应机理进行了推导,并计算出不熔化反应的动力学参数。同时还研究了石墨化过程中,纤维的力学性能和结晶参数的变化。研究结果表明,在制备沥青基炭纤维工艺过程中,各向同性沥青纤维(APF)的最佳氧的质量分数为 19.63%, 而各向异性沥青纤维 (APF)的最佳氧的质量分数为8.03%。各向同性沥青基石墨纤维(IPGF)的d002, Lc, La分别为 0.343 2nm、3.432nm和 8.053nm, 而各向异性沥青基石墨纤维(APGF)的d002、Lc、La分别为 0.339 1nm、25.69nm和 53.05nm。IPGF的拉伸强度和模量分别为596MPa和 58GPa,而APGF的拉伸强度和模量分别为 2 956MPa和 632GPa。

乳液法制备中间相炭微球的微观结构及其电化学性能

分别以石油渣油中间相沥青(FCC-MP)和萘系中间相沥青(AR-MP)为原料,采用乳液法制备出两种粒径分布窄、球形圆整的中间相沥青微球(MPMB-1和MPMB-2,粒径约25μm),再经预氧化、碳化、石墨化处理后得到中间相石墨微球(MGMB-1和MGMB-2);采用偏光显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等表征了乳液法微球的微观结构,结果显示MPMB-1和MPMB-2的内部稠环芳烃大分子片层排列复杂无规则;经2800℃石墨化处理后,MGMB-1和MGMB-2的石墨片层间距d002大于热缩聚法石墨微球(MGMB-3)的d002。对MGMB-1、MGMB-2和MGMB-3进行锂离子二次电池负极性能测试,发现乳液法石墨微球循环性能和库伦效率优于热缩聚法制备的石墨微球,MGMB-1和MGMB-2的首次放电容量分别为305mAh/g和302mAh/g。

双层SiO_2包覆Fe_3O_4复合材料的制备及其染料吸附性能

采用改进的Stober法合成了多孔结构的双层SiO_2包覆Fe_3O_4复合材料,利用TEM、XRD、VSM和氮吸附-脱附实验对其结构与性能进行分析,进而研究其对染料的吸附性能。研究结果表明,双层SiO_2包覆Fe_3O_4复合材料的比表面积和磁饱和强度分别为308 m2·g^(-1)和45.5 emu·g^(-1);当罗丹明B的初始浓度从25 mg·L^(-1)提高到250 mg·L^(-1)时,复合材料对其饱和吸附量从24.0mg·g^(-1)增大到112.4 mg·g^(-1),而亚甲基蓝的初始浓度从25 mg·L^(-1)提高到500 mg·L^(-1)时,对其饱和吸附量从22.0 mg·g^(-1)增大到235.1 mg·g^(-1);随着溶液p H值增大,复合材料对罗丹明B的饱和吸附量增加,而对亚甲基蓝的饱和吸附量变化不明显;温度在20~40℃范围内复合材料的吸附量较大。

两种不同原料中间相沥青分子结构的研究

采用偏光显微镜、族组成分析、红外光谱(FI-IR)、核磁共振(NMR)等研究手段,对两种不同中间相沥青FCC-MP(石油渣油热缩聚中间相沥青)和AR-MP(萘系催化合成中间相沥青)的组成结构进行研究,结果表明:100%中间相沥青在稠环芳烃区都有3个平行的红外特征峰(870,810,750cm-1),且3个吸收峰的强度相近;FI-IR和NMR测试都表明,不同中间相沥青的支链比例差别很大,AR-MP分子上含有较多的甲基支链和环烷结构,非芳香碳占总碳原子的21%,FCC-MP分子上的支链和环烷比例较少,非芳香碳占总碳原子的14%,分子结构中支链和环烷结构有利于形成大融并体,降低软化点和熔融态黏度;根据1H-NMR和13C-NMR谱图计算出两种沥青吡啶可溶物(PS)的H、C分布数据和分子结构参数,并推导出两种中间相沥青PS组分的平均分子结构模型。

碳包覆空心Fe3O4纳米粒子作为锂离子电池负极材料的电化学性能研究

以二茂铁为铁源,石油渣油为碳源,通过加压热解和空气氧化制备了碳包覆空心Fe3O4纳米粒子。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及高倍透射电镜(HRTEM)等测试方法对样品的形貌和结构进行表征。采用恒流充放电和交流阻抗方法测试碳包覆空心Fe3O4纳米粒子作为锂离子电池负极材料的电化学性能。在电流密度为0.2mA/cm2时,首次放电比容量高达1294.7mAh/g,30次循环之后其放电比容量为392.1mAh/g;电流密度为1mA/cm2时,首次放电比容量为216.3mAh/g,30次循环之后其放电比容量为113mAh/g。

模压法制备C/C复合材料的研究

对模压法制备 Ｃ／ Ｃ复合材料的坯体模压工艺过程、 Ｃ／ Ｃ复合材料的致密化过程及 Ｃ／ Ｃ复合材料的结构和性能的相关性进行了研究。结果表明，物料中纤维含量及模压的温度、压力是影响初坯体成型及其密度的关键；除工艺条件外，原料的组成也是影响 Ｃ／ Ｃ复合材料致密化的重要因素；对 Ｃ／ Ｃ 复合材料力学性能研究的结果表明， Ｃ／ Ｃ复合材料的密度对材料的力学性能有很重要的影响。

高模量碳纤维的现状及发展(1)

主要介绍了国内外聚丙烯腈基和沥青基高模量碳纤维的研究现状及发展趋势。⑴高模量碳纤维的发展方向:1980年代,两大高模量碳纤维都朝着高强高模方向发展,以满足飞机主承力结构件高强高模并重的需要,因而促使高模量碳纤维的性能从单一高模化向高强高模化方向迈进,如东丽公司的M50J和M60J的抗拉伸强度(σ)分别为4.12 GPa和3.92 GPa,抗拉伸模量(E)分别为475 GPa和588 GPa,与M50(σ:2.45 GPa,E:490 GPa)相比均大幅度提高;1990年代率先研制出XN-70(σ:3.3 GPa,E:690 GPa)和FT-700(σ:3.3 GPa,E:700 GPa)沥青基高强高模碳纤维产品不久,美国AMOCO公司也生产出Thorne K-1000(σ:3.1 GPa,E:956 GPa)商品,满足了工业界的需求。⑵原丝的品质是提升高强高模碳纤维性能的关键:人们特别关注聚合物单体、溶剂、环境等的净化,以及聚合纺丝工艺参数的选择和调整,目的是如何能生产出低灰份杂质,细直径,高碳收率,高取向度和结晶度,毛丝少,柔韧性好,均匀稳定的优质原纤维。优质原纤维是制备高强高模的物质基础。⑶热处理制备工序、设备选型及工艺参数的调控也是提高高强高模碳纤维性能不可或缺的条件:人们在热处理过程用DSC-TG(热分析仪)、EA(元素分析仪)、FE-SEM(场发射扫描电镜)、HRTEM(高分辨透射电镜)、XES(X-射线能谱仪)、XRD(X-射线衍射仪)、Raman(拉曼光谱)、NMR(核磁共振仪)、STM(原子力显微镜)和AAS(原子吸收光谱)等先进的测试分析方法以及万能材料试验机等,研究各工序的工艺参数对产品性能和结构的影响,并详细的用图表阐述之。前人研究的成果加速了世界高强高模碳纤维性能的提升。进而提出了提高我国高强高模碳纤维的关键技术(例如研制非硅系新油剂,加强各工序的净化度和设备加工精度,强化工艺参数调控精度和加强灵活可变性,分析测试的准确度和测试方法的统一性等)。同时简介了高模量碳纤维的应用领域和前景。

聚酰亚胺(PI)膜碳化过程中结构和性能变化研究

研究了聚酰亚胺薄膜在不同碳化温度下,材料内部结构转变规律及其对材料性能的影响。研究结果表明,在温度区间500℃-650℃之间材料质量损失明显,达到28%;600℃材料开始向晶体结构转变,700℃逐渐衍生出类石墨结构;700℃左右材料力学和电学性能出现转折点,这正与材料结构的转变相呼应。

碳纤维表面处理对室温硫化硅橡胶复合材料性能的影响

以分别经α-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、浓硝酸、浓硝酸-KH550处理的短切碳纤维作为功能组分,制备室温硫化硅橡胶复合材料,研究了碳纤维处理方法对复合材料的力学性能、热性能和烧蚀性能的影响。结果表明,添加经浓硝酸-KH550连续处理碳纤维时,复合材料的性能最好;性能最佳复合材料的拉伸强度和撕裂强度分别为4.0 MPa和20.3 kN/m,起始分解温度提高到509.3℃,而线烧蚀率和质量烧蚀率分别降低至0.148 mm/s和0.062 g/s。

熔融纺丝速度对中间相沥青炭纤维性能的影响

以AR中间相沥青为原料,采用熔融纺丝法制备出中间相沥青纤维,再经预氧化和炭化处理得到中间相炭纤维。采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)及纤维拉力仪等手段,研究了熔融纺丝速度对中间相炭纤维直径、内部微观结构、纤维表面微观形貌及纤维力学性能的影响。研究结果表明,随着纺丝速度的增大,中间相沥青纤维平均直径减小,可纺性逐渐下降;当纺丝速度大于330m/min时,中间相炭纤维表面出现纵向纹理缺陷,纤维内部微观结构变得无序;在纺丝速度为330m/min时,炭纤维拉伸强度达到最大值1786MPa,此时纤维直径为11μm。

中间相沥青基活性泡沫炭的制备及其电化学性能研究

以中间相沥青为前驱体,经自挥发发泡法、KOH活化法制备的中间相沥青基活性泡沫炭作为超级电容器电极材料。采用扫描电镜、X射线衍射和低温(77K)N2吸附法对中间相沥青基活性泡沫炭的表面形貌和微观结构进行表征。中间相沥青基活性泡沫炭的比表面积为2700m2/g,总孔孔容为1.487cm3/g。通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试,考察了中间相沥青基活性泡沫炭作为超级电容器电极材料的电化学性能。在电流密度为0.02A/g时,中间相沥青基活性泡沫炭的比容量为240.48F/g,能量密度为33.4Wh/kg;在电流密度为5A/g时,比容量为166.68F/g,具有良好的电化学特性。

不同碱和酸处理对碳纳米管结构和形貌的影响

研究了不同碱和酸处理对碳纳米管的微观结构和形貌的影响,采用TEM、SEM和XRD对其进行了表征。K_2CO_3、NaOH和KOH在750℃处理多壁碳纳米管时发现:NaOH的氧化刻蚀能力最强,K_2CO_3的氧化刻蚀能力最弱;强碱能够强烈地刻蚀碳纳米管的管壁,使碳纳米管的管壁变薄,变粗糙,并且有孔洞结构形成,同时造成内径扩大。硝酸处理碳纳米管时发现:随着处理时间的延长碳纳米管管壁变薄,内径变大,但是当处理时间超过16 h后,碳纳米管的管径变化不是很明显,但有大量的碳纳米管被短切。碱处理与酸处理对碳纳米管的微观结构和形貌的影响有很大差异,这是由于碱和酸对碳纳米管的氧化刻蚀的反应环境和刻蚀机理不同。

负载纳米铁颗粒的碳纳米球的制备及磁性能研究

采用喷雾催化热解法制备出负载纳米铁颗粒的碳纳米球,研究了氢气流量对其微观结构、晶体结构和磁性能的影响。当氢气流量为3.0 L/min时,所制备的碳纳米球具有洋葱状结构,外表面不光滑,其石墨层间距为0.342nm,球体中散布着直径为几个纳米到30 nm的纳米铁颗粒;当氢气流量提高到5.4 L/min后,所制备的碳纳米球具有光滑的表面,其石墨层间距增大到0.360 nm;随着氢气流量的增大,碳纳米球的矫顽力逐渐增大,饱和磁场强度和剩余磁场强度则逐渐降低。