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。

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。

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。

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。

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。

衣康酸氨化对聚丙烯腈基碳纤维聚合和原丝性能的影响分析

为制备力学性能优异的聚丙烯腈基碳纤维,采用氨化度不同的衣康酸(IA)单体与丙烯腈(AN)、丙烯酸甲酯(MA)和乙烯磺酸(AS)制备聚丙烯腈(PAN)基碳纤维。通过聚合转化率的测定表征聚合反应速度,显微镜观察原丝断面形貌,广角X射线衍射表征原丝结晶取向度,动态热机械法表征原丝的玻璃化转变温度和热收缩率,电子万能试验机表征原丝及碳纤维的力学性能。测试结果表明,IA经氨化后制备得到β-衣康酸铵,以β-衣康酸铵作为共聚单体制备的PAN纺丝液的数均相对分子质量达到64100,相对分子质量分布指数为2.96,比粘为1.86;纺丝后原丝断面明亮整齐,氨化度为25%的原丝在12倍牵伸下,单丝拉伸强度为6.8cN/dtex,弹性模量为113.0cN/dtex;该原丝的玻璃化转变温度较未氨化原丝提高了3.19℃;该原丝经炭化后的碳纤维(1K)的拉伸强度达到4572 MPa,弹性模量249GPa,钩结强力62.4N,纤维的力学性能和韧性得到提高。

聚丙烯腈基碳纤维生产工艺进展

介绍了聚丙烯腈基碳纤维的合成工艺步骤的研究现状,包括:丙烯腈聚合、聚丙烯腈原丝的制备、聚丙烯腈原丝的预氧化和聚丙烯腈预氧化丝的碳化。重点分析阐述了各个工艺步骤的反应条件对碳纤维性能影响的关键技术问题,并对PAN基碳纤维未来的发展应用提出了建议。

不同处理温度对聚丙烯腈基碳纤维力学性能影响规律的研究

分析研究了聚丙烯腈基 1K碳纤维在不同热处理温度下密度及力学性能变化。通过研究发现聚丙烯腈基 1K碳纤维随温度上升 ,拉伸强度先上升后下降 ,拉伸模量随温度上升而增加 ,密度随温度的增加而增加。总结了经过高温处理后碳纤维的拉伸强度保持率 。

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。

高性能聚丙烯腈基碳纤维的原丝

聚丙烯腈（ＰＡＮ）原丝质量已经成为制约我国碳纤维工业发展的重要因素之一．这已引起国内专家的高度重视，已到了非解决不可的地步．本文将从聚合和纺丝两方面，系统的阐述制取高性能碳纤维原丝的几个要素．

聚丙烯腈基碳纤维的表面结构研究

用扫描隧道显微镜对经过电化学腐蚀前后的聚丙烯腈基碳纤维分别进行了观测分析，发现了一种有趣的螺旋结构。碳纤维表面是由沿纤维轴向排列的呈螺旋结构的细纤维组成的，螺旋伸展方向沿纤维轴向。同时这种螺旋结构也存在于碳纤维内部。最后对螺旋结构的形成进行了讨论。

聚丙烯腈基高模量碳纤维导热性能的影响因素

采用激光闪射法测试了6种不同强度和模量的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维(CF)的热导率,探讨了不同温度下CF轴向热导率的变化及样品厚度对热导率测试结果的影响。采用X射线衍射(XRD)、拉曼等技术检测了CF的微晶尺寸、取向及有序度,考察了CF热导率与其微观结构的相关性。结果显示,实验范围内PAN基CF样品厚度对热导率测试结果略有影响,热导率随测试温度升高而降低,PAN基CF的致密性、晶体尺寸及结构有序度对其热导率有较大影响。

国产与进口聚丙烯腈基碳纤维的结构和性能

测定了国产PAN基碳纤维和进口碳纤维T300的力学性能，用化学分析、扫描电镜、X射线衍射等方法研究了2种碳纤维的化学成分、表面形态、断口形貌及微晶结构参数，分析了原丝的结构对碳纤维的结构和性能的影响，以及碳纤维的结构和性能的关系．

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。

新型腈纶油剂ASY-2在聚丙烯腈基碳纤维上的应用

介绍了新型腈纶油剂ASY-2在聚丙烯腈基碳纤维生产线上的试用情况,试用结果显示,ASY-2腈纶油剂能有效提高原丝的亲水性,改善纤维的集束性、分纤性,减少纤维加工毛丝率。

制备聚丙烯腈基高模量碳纤维的高温热处理技术

指出高温热处理是制备高模量碳纤维的关键技术；介绍了制备 PAN 基高模量碳纤维的 3 种高温热处理技术。

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。

聚丙烯腈基碳纤维研究进展

聚丙烯腈基碳纤维由于其特殊的优良性能,在航空、航天、建筑、体育、汽车、医疗等领域得到广泛的应用。文章根据国内外相关资料对聚丙烯腈基碳纤维的发展现状进行了总结,指出了国内碳纤维存在的问题,并对其发展前景进行了探索。