高性能聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备工艺研究

原丝的质量与碳纤维品质息息相关,高性能原丝才能制备出高性能碳纤维。采用均相溶液聚合工艺,通过丙烯腈单体与丙烯酸甲酯、衣康酸在二甲基亚砜溶剂中进行三元自由基共聚反应,确定了最佳的聚合工艺参数,合成了纺丝性能较好的纺丝溶液;并对聚丙烯腈基碳纤维原丝的纺丝工艺进行了系统探讨。试验表明,湿法纺丝工艺下,采用一定凝固负牵伸比,适当的热水牵伸倍数,110~140℃梯级干燥致密化工艺,并对纤维进行较高牵伸倍数的蒸汽热牵伸,最终可制备出较高强度和模量的聚丙烯腈基碳纤维原丝。

聚丙烯腈基碳纤维原丝氧元素含量检测影响因素分析

聚丙烯腈基碳纤维原丝中氧元素含量较低,约为1%~2%,含水率约0.6%~1.2%,由于原丝具有易吸水特性,吸入的水分将增加氧元素含量、增加试样质量,影响最终氧元素含量的检测结果。考察了仪器基线、干燥、标准样品称样量对原丝氧元素含量测量结果的影响,结果表明:称样量不宜过高,且应分开质量梯度;为防止基线漂移,建立标线后应尽快进行试样检测;制样前试样应烘干,且需放在铝盒内以防止吸水增加试样质量而引起误差。

Sn-Zn合金包覆PAN基碳纤维/聚六氟丙烯有机光纤材料的制备

采用Sn-Zn合金包覆聚丙烯腈(PAN)基碳纤维,以聚六氟丙烯为载体制备塑料光纤(POF)皮层材料,并将POF皮层材料与聚苯乙烯光纤芯材进行匹配,研究了材料在力学性能、传输损耗性、光场强度方面的变化。结果表明:Sn-Zn合金表面包覆PAN基碳纤维与聚六氟丙烯结合紧密,作为POF皮层材料的效果良好,在最常见的650 nm波长、100 m内,传输低于100 Mb/s速率数据信息的能力符合要求,光信号基本环绕着光纤芯材传播,没有过多的光信号因为皮层材质的缘故而散失,表明该皮层材料与聚苯乙烯光纤芯材的匹配性较高。

聚丙烯腈基碳纤维增强结构用桉木单板层积材的研制

用普通桉木单板研究开发高强结构用木质复合材料,解决当前桉木因材性较差难以适应结构用材的需求及普通单板层积材弹性模量与静曲强度指标大多维持在120E~140E的较低水平等问题,开拓新型结构用单板层积材的应用市场。运用复合材料层合板理论、界面结合理论研制聚丙烯腈(PAN)基碳纤维增强结构用单板层积材(SLVL),采用正交试验方法探究产品结构与工艺因素对复合板材各项理化性能的影响,以及分析碳纤维铺设率对力学性能的影响规律。结果表明:PAN基碳纤维增强复合材料效果显著,各理化性能均呈提高的趋势但增幅不一。热压压力对板材浸渍剥离性能和水平剪切强度影响显著,纳米SiO_(2)添加与碳纤维层数及铺设结构对性能有较大影响。各工艺因素对弹性模量和静曲强度的影响趋势及较优水平基本一致,但方差分析显示试验范围各因素变化产生的影响不显著。优化工艺参数为碳纤维层数2层、纳米SiO_(2)2.5%、热压时间1.25 min/mm、热压压力2.0 MPa。为提高材料利用效率并降低成本,碳纤维铺设率的提高有利于SLVL力学性能的提升,铺设率从30%增大到50%时,各项性能的提高幅度较大,继续增至70%时提高幅度有所下降,趋势表明选择适当的铺设率可以达到合理利用与成本控制的目的。

高效液相色谱法测定聚丙烯腈基碳纤维原丝中的二甲基亚砜残留

建立了聚丙烯腈(PAN)基碳纤维原丝中二甲基亚砜(DMSO)残留量的高效液相色谱(HPLC)检测方法。采用的色谱柱为Phenomenex C18柱(150mm×4.6mm,5μm),流动相为甲醇-三氟乙酸-水(体积比为29∶1∶70)混合溶液,流速为1.0mL/min,进样量为10μL,检测波长为205nm,柱温为常温。研究结果表明,在DMSO的质量浓度为1.00-100.00mg/L范围内,峰面积与质量浓度的线性关系良好,相关系数r=0.998 9,最低检出限为0.3mg/L,平均回收率为98.4%,相对标准偏差(RSD)为2.6%。该方法简便、快速、准确。另外,利用建立的HPLC方法,对原丝中残留的DMSO在水中的溶出规律也进行了研究。

加捻和编织工艺对聚丙烯腈基碳纤维电热元件电热辐射特性的影响

测试了几种编织工艺聚丙烯腈基碳纤维及其电热元件的电热性能,并进行了电热辐射机理分析。结果表明:编织工艺对碳纤维(毡)电热体及其电热元件的电热温升、阻温特性、热惯性均有较大影响;采用多股绳编织工艺,可以改善碳纤维电热元件的电热性能,降低其热惯性,同时也可降低电热体自身的表面负荷。编织工艺与电热辐射特性结合,可以实现温度的自我调节,提高碳素电热材料的温敏效应。

聚丙烯腈基碳纤维石墨化过程的晶体结构分析(英文)

使用国产聚丙烯腈基碳纤维进行石墨化实验,制备高模量的碳纤维。使用X光衍射和拉曼光谱的方法对晶体结构进行了表征,讨论了石墨化工艺参数,包括石墨化温度以及牵引张力大小对晶体结构的影响。实验发现:高温石墨化辅助牵伸石墨化是有效的方法提高石墨化度制备得到石墨化碳纤维。本文使用国产碳纤维在2700℃以及牵伸为1.5%时制备得到了杨氏模量为356GPa的高模量碳纤维。

聚丙烯腈基碳纤维的表面涂覆改性对其在树脂基体中分散特性的影响

以阴离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸盐(AEOPK)为处理剂对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维表面进行涂覆改性。通过接触角仪、法拉第筒、场发射扫描电子显微镜和X射线光电子能谱对碳纤维的表面性质进行了研究。测试结果表明,当处理剂的质量分数和吸附量分别为0.5%和3.5mg/g时,AEOPK可在纤维表面均匀分布,碳纤维在树脂基体中的分散性得到明显改善。分析了处理剂对碳纤维/环氧树脂复合材料弯曲性能的影响,发现经过涂覆处理后碳纤维/环氧树脂复合材料弯曲强度和模量较未处理的试样分别提高了3.11倍和1.90倍。研究表明,碳纤维界面间的润湿力和电荷斥力的增加,是其分散性和复合材料弯曲性能增强的主要原因。

我国聚丙烯腈基碳纤维发展的回顾与几点建议

简要回顾了我国聚丙烯腈基碳纤维的研究开发历程,并重点分析和论述影响我国碳纤维科技成果转化为产业的各种因素和存在问题,结合当前所面临的机遇和挑战,提出了今后发展的几点意见和建议。

干喷湿纺法制备T700级聚丙烯腈基碳纤维

采用丙烯腈、氨化试剂A、丙烯酸甲酯为聚合单体,以偶氮二异丁腈为引发剂,在溶剂二甲基亚砜中合成了聚丙烯腈原丝纺丝液,经干喷湿纺法纺丝制得聚丙烯腈原丝,经预氧化和炭化得到了T700级高性能聚丙烯腈基碳纤维。采用扫描电子显微镜,差示扫描量热仪,电子万能材料试验机对纤维的性能进行了研究。研究了空气层距离、喷丝头长径比、凝固浴浓度、空气拉伸比对干喷湿纺法制备纤维性能的影响。在空气层距离为40mm、凝固浴浓度为70%、喷丝头长径比为10.0、空气拉伸比为1.8条件下,采用干喷湿纺法制得的T700级聚丙烯腈基原丝及碳纤维的表面光滑、无沟槽,截面形貌为圆形;原丝的拉伸强度可达8.7cN/dtex,拉伸弹性模量可达154.7cN/dtex,碳纤维的拉伸强度可达5 750MPa,拉伸弹性模量可达220GPa。

聚丙烯腈基碳纤维力学性能测试样品的制备工艺研究

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维力学性能测试样品制备过程中,纤维与树脂基体的浸润效果受诸多条件影响。通过在纤维浸润时设置水浴,控制树脂液温度在30~35℃之间,能够有效提高纤维的拉伸强度并降低离散程度。同时,选取树脂液的固含量、纤维在树脂液中的浸润时间以及树脂的固化时间3种因素进行了正交试验。结果表明:对于不同丝束级别的碳纤维样品,3种因素的影响程度主次关系不一致,在制备样品时应有所倾向。

聚丙烯腈基碳纤维原丝废料的染色

聚丙烯腈基碳纤维原丝因结构特殊,不易染色。探讨了染料种类和用量,染色时间和温度,以及染色助剂等因素对染色性能的影响。结果表明,用阳离子染料在高温下染色可获得较好的染色效果。优化的染色工艺为:染料质量分数为3%(omf),p H值4.5,染色温度120℃,染色时间20 min。染后只需水洗,即可获得较高的染色深度和染色牢度。

浅谈提高聚丙烯腈基碳纤维性能的几种关键技术

从国外研究较多的共聚单体、聚丙烯腈原丝的改性、上油油剂等三个方面论述了提高聚丙烯腈基碳纤维性能的几种关键技术。聚丙烯腈原丝的热性能与共聚单体的种类和加入量有重要关系。共聚单体的加入促进纤维预氧化反应 ,使碳纤维性能和炭化收率都得到提高。各种各样的化学试剂用于改性聚丙烯腈原丝后 ,对改善最终碳纤维的结构和性能有重要的作用。油剂的使用对聚丙烯腈原丝的质量 ,如耐热性、亲水性、集束性。

聚丙烯腈基碳纤维原丝

认为碳纤维的品质在很大程度上决定于原丝。工业上，碳纤维原丝目前仍以聚丙烯腈基长丝为主。制作优良品质原丝的重要因素有聚合物化学组成、分子量、原丝洁净程度、纺丝方法及工艺、拉伸工艺、原丝致密化程度、油剂等。综述了几家原丝制造商各自拥有的技术特色。并举例说明了其中的典型技术。

国内外聚丙烯腈基碳纤维市场分析

介绍国内外聚丙烯腈基碳纤维生产能力和消费现状,对2007年、2010年国内外聚丙烯腈基碳纤维需求进行了预测。针对国内聚丙烯腈基碳纤维工业存在的问题提出了建议。

聚丙烯腈基碳纤维技术经济分析

综述了聚丙烯腈基碳纤维(PAN-CF)国内外市场情况。我国与发达国家的差距越来越大。对国内 PAN-CF 工业发展进行了经济分析和社会效益分析,分析了制约其成本的因素和进一步降低成本的途径和方法,为我国PAN-CF 工业发展提供参考依据。

世界聚丙烯腈基碳纤维的新形势

2012—2020年全球聚丙烯腈基碳纤维（PAN—CF）的需求将呈现强势发展的势头，世界市场需求将由2012年的4．1万t增至14万t。国外生产企业纷纷谋划在新增的生产线上，通过技术进步提高生产效率、实现节能减排并降低生产成本，以便在日趋激烈的市场竞争中获得更大的“蛋糕”。同时通过与下游用户联合开发的方式来确保在未来市场中占有一席之地，并保持可持续发展。

聚丙烯腈基碳纤维生产工艺的研究

简要介绍了聚丙烯腈基碳纤维生产工艺路线,通过与山西恒天纺织新纤维科技有限公司(生产碳纤维)的交流合作,对聚丙烯腈基碳纤维的几个重要工艺参数进行了研究和探讨,旨在对提高碳纤维的生产质量有所裨益。

低成本聚丙烯腈基碳纤维的创新发展

近年来，为适应以汽车为首的轻量、节能一环保以及闻防军工超高性能和低成本化的紧迫需求，丙烯腈基（PAN）系原丝和全套碳纤维工艺技术与设备的研发，均取得了重大进展。

沥青基及聚丙烯腈基碳纤维的功能和用途

综合介绍沥青基碳纤维和聚丙烯腈基碳纤维的特性、功能及用途并进行比较。