中间相沥青基碳纤维的制备工艺及应用

中间相沥青基碳纤维是以中间相沥青为前驱体,经过熔融纺丝、预氧化、炭化过程制备而来,以其高模量、高导热等优越性能,在航空航天、电工电子等领域有着广泛的应用,作为一种军民两用的高性能材料,具有广阔的发展前景。本文主要介绍了中间相沥青基碳纤维的制备方法、国内外发展现状及应用领域,同时阐明了我国高性能中间相沥青基碳纤维面临的挑战。

沥青基短切炭纤维/石墨纤维表面镀镍及其吸波性能

以中间相沥青为原料,采用熔融纺丝法制备出中间相沥青纤维,再经炭化、石墨化后进行短切,化学法镀镍处理,最终获得短切镀镍纤维制品。采用扫描电镜(SEM)、电子探针能谱(EDS)、矢量分析仪等分析测试方法对比研究了短切炭(石墨)纤维、镀镍炭(石墨)纤维的镀镍效果、电磁损耗性能及其树脂基复合材料的吸波性能。测试结果表明:镀镍短切石墨纤维复合材料在低频段的吸波效果最好,吸波频带在-10dB的频段为4.6～10.8GHz,带宽为6.2GHz,最大吸收峰在-23dB。

纺丝工艺对带形中间相沥青基石墨纤维取向结构及热导率的影响

中间相沥青经熔融纺丝、不熔化、炭化石墨化制备了带状高导热石墨纤维.鉴于纺丝工艺对中间相分子的轴向和截面取向度的重要影响,研究了喷丝板结构和纺丝温度对中间相沥青基石墨纤维(MPGF)的取向结构和传导性能的影响.结果表明:对矩形截面喷丝的微孔,在最佳的纺丝温度下,截面长宽比越大,初生纤维内分子的取向度越高,MPGF的传导性越好.当长宽比和纺丝温度分别为9:1和305℃时,MPGF的取向度较高(97.8%),热导率达到894W/(m.K);长宽比继续增大时,更高的剪切作用致使纤维内应力较大,纺丝稳定性变差.

高性能沥青基碳纤维制造——氧化碳化石墨化

本文论述了用于制造高性能碳纤维的中介相沥青初生纤维的氧化稳定化、碳化与石墨化过程及其对最终碳纤维力学性能与电导性能的影响;讨论了氧化碳化与石墨化温度、升温速率、中介相沥青原料种类与氧化稳定化程度、石墨化程度、抗张强度与模量、电阻率、纤维结构的关系;指出了五种加速氧化稳定化进程的有效措施。

导电炭黑和沥青基短切碳纤维对丁腈橡胶性能的影响

研究导电炭黑及其与沥青基短切碳纤维(PCF)并用对丁腈橡胶(NBR)物理、导电和导热性能的影响。结果表明:随着导电炭黑用量增大,导电炭黑/NBR硫化胶的拉伸强度、撕裂强度和热导率均呈增大趋势,而体积电阻率呈阶梯形减小趋势;随着导电炭黑用量减小和PCF用量增大,导电炭黑/PCF/NBR硫化胶的拉伸强度和撕裂强度均明显减小,体积电阻率略有降低,而热导率呈线性增大趋势。

日本石墨纤维公司的沥青基碳纤维——国外碳纤维进展之七

在美国第四十五届材料与加工工程促进学会年会与展览上,共有 8 家世界上著名的碳纤维公司展出了碳纤维及其复合材料产品。本文简要介绍日本石墨公司的沥青基碳纤维及其复合材料的新发展。

炭黑在沥青基短切碳纤维补强天然橡胶中的作用

研究炭黑及沥青基短切碳纤维表面臭氧改性对碳纤维填充天然橡胶(NR)硫化胶物理性能的影响。结果表明:臭氧改性后,碳纤维的涂覆层基本去除且表面粗糙度明显增加;碳纤维/NR复合材料拉伸断面中碳纤维表面光滑且与NR发生明显脱粘,复合材料物理性能较低;填充30份炭黑N330后,碳纤维/NR复合材料物理性能显著提高,炭黑/短纤维/NR复合材料和炭黑/臭氧改性碳纤维/NR复合材料的拉伸强度分别达到18.6和26.9 MPa,较碳纤维单独填充时分别提高了431%和627%;碳纤维与炭黑具有类似的微观结构,炭黑在碳纤维补强NR时起到桥梁作用,从而大大增强了两者间的界面强度。

沥青基石墨纤维中的夹杂物

用透射电子显微镜观察各向同性沥青基石墨纤维中的夹杂物,大多数夹杂物呈鞋形、椭圆形、圆形或纺锤形。所观察到的夹杂物部具有明显的层状结构。而这种结构是由夹杂物内部的片状石墨晶体平行堆叠形成的。这些片状石墨在取向上都与纤维轴相垂直。在夹杂物内部还发现了垂直于纤维轴的裂纹。

炭纤维粉改性中间相沥青基泡沫炭的结构与性能

以添加聚丙烯腈基炭纤维粉的萘基中间相沥青为原料,采用高温自发泡法制备泡沫炭,研究炭纤维粉含量和不同石墨化温度对泡沫炭的微观结构、力学性能和导热性能的影响。结果表明,添加炭纤维粉可明显改善泡沫炭的压缩强度和热导率。纤维粉与沥青炭界面的应力石墨化作用可提高沥青炭的微区石墨化度,使其石墨微晶尺寸增大,从而泡沫炭的热导率得以提高。当炭纤维粉质量分数为6%时,泡沫炭的压缩强度达最高为18 MPa,石墨泡沫的压缩强度和热导率分别为8.1 MPa和83.0 W/(m·K),较未添加炭纤维粉的石墨泡沫的热导率(39.2 W/(m·K))提高一倍。

中间相沥青基石墨纤维表面化学镀铜及性能表征

采用化学镀法对中间相沥青基石墨纤维(MPGFs)进行镀铜,探究了镀液温度和pH值对镀铜工艺的影响,利用扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD)等表征了镀铜石墨纤维的表面形貌及成分,测试了其电阻率和镀铜层与石墨纤维的结合力。结果表明:当镀液温度为60℃、pH值为13.0时,MPGFs被均匀地镀上了一层致密的铜层,且两相之间结合良好。该镀铜石墨纤维的电阻率降低至7.52μΩ·cm。

激光石墨化沥青基碳纤维的力学性能研究

为提升沥青基碳纤维的力学性能,采用自制的激光超高温石墨化装置对中间相沥青基碳纤维进行石墨化处理。通过改变实验过程中的激光功率、牵伸力及碳纤维直径等3个因素制备了多组样品,研究了沥青基碳纤维拉伸强度随温度的变化规律,并分析了石墨化过程中牵伸力及碳纤维直径对其力学性能的影响。结果表明:沥青基碳纤维石墨化能承受的最大激光功率为360 W,对应的温度约为3050℃,在此条件下处理得到的碳纤维拉伸强度由1.0 GPa提升至2.5 GPa;在碳纤维的承受范围内,其力学性能随着温度、牵伸力的增加而提高;直径较小的碳纤维力学性能提升更大。

沥青基短切碳纤维/导电炭黑/丁腈橡胶复合材料的结构与性能研究

研究导电炭黑VXC72及沥青基短切碳纤维(CF)用量对丁腈橡胶(NBR)物理性能、导热及导电性能的影响。结果表明,随着导电炭黑VXC72用量的增大,NBR胶料和CF/NBR复合材料的拉伸强度、撕裂强度、定伸应力和热导率逐渐增大,体积电阻率逐渐降低,而且CF/NBR硫化胶的50%、100%定伸应力和热导率比NBR硫化胶有不同程度提高。当导电炭黑VXC72用量相同时,随着CF用量的增大,复合材料的拉伸强度、撕裂强度和拉断伸长率先减小后增大,热导率基本呈线性增加,体积电阻率明显降低。

沥青基碳纤维简况

碳纤维(CF)是目前高技术领域中的重要的复合材料的增强材料,具有十分广泛而重要的用途。日本走在碳纤维研制、生产的前列,我国目前正在加紧沥青基碳纤维的研究开发工作。了解国内外碳纤维发展状况。对有关方面的科研生产具有指导或借鉴作用。一、碳纤维发展概况五十年代初,美国为发展空间技术的需要,首先开始了以人造丝为原料生产碳纤维,首先由 Union Carbide 公司实现工业化生产,并于1965年推出牌号为“Thorne125”的高强度和高模量的碳纤维。

沥青基碳纤维市场看好

目前,三菱化学公司是世界上最大的高模量沥青基碳纤维生产厂家,生产能力为500 t／a,现已满负荷生产,主要应用于大型罗拉、人造卫星部件、桥墩及土木建筑工程用的补强材料;日本石墨纤维公司生产模量为4.9-931 GPa的碳纤维,生产能力120 t／,a,它的三大支柱是土木建筑。

沥青基碳纤维制备研究进展

概述了碳纤维的研发现状、产品分类及性能,并从原料制备、沥青熔融纺丝、预氧化、炭化及石墨化4个阶段介绍了沥青基碳纤维的制备过程。综述了目前沥青基碳纤维制备的研究进展及各阶段的主要作用,指出中间相沥青基碳纤维的制备将是未来重点的研发及利用方向。

高性能沥青基碳纤维量产

高性能沥青基碳纤维（MPCF）是一种含碳量大于99%的高性能碳纤维,由中间相沥青经纺丝、不熔化、碳化、石墨化工艺制备而成,是碳纤维家族中的高端产品。MPCF具有优异的高模量、低膨胀、高导热、高阻尼和良好的导电性,拉伸模量是钢的4倍,导热性是铜的2.5倍,可耐2 000℃以上高温,加之密度小,是最好的功能与结构一体化材料之一。

高性能沥青基系碳纤维的特性及其在复合材料领域的应用(上)

碳纤维(Carbon fiber)根据其所用原丝不同,可以分为丙烯腈基系(PAN)、沥青基系、粘胶基系、气相沉积系等多种,各类纤维特性有相当大的差异,而充分发挥各自的特长,开发其专用领域,将是今后研究的重点课题.

沥青基碳纤维的生产技术

本文对国外沥青基碳纤维的生产工艺,应用范围以及发展趋势进行了全面的叙述,希望为发展我国的沥青基碳纤维提供参考。

中间相沥青基泡沫炭

中间相沥青基泡沫炭是由中间相沥青经过发泡、炭化和石墨化处理后获得的一种具有低密度、高强度、高导热、高导电、耐火、抗冲击性能的新型炭材料,由于它同时具有炭材料的耐酸碱性、特别低的热膨胀性能,在航空航天、体育器材。

日本石墨纤维公司简介

在美国第 45届材料与加工工程促进学会年会与展览上共有世界上著名的八家碳纤维公司展出了碳纤维及其复合材料产品 。