预氧化时间对聚丙烯腈基碳纤维预氧丝结构与性能的影响

预氧化是制备碳纤维非常重要的一个环节,制得预氧化丝的性能直接决定最终碳纤维的性能,因此研究预氧化过程对预氧化丝结构性能的影响规律具有重要意义。通过广角X射线衍射点光源取向测试和小角X射线散射实验,计算得到了聚丙烯腈(PAN)基碳纤维原丝与不同处理时间下预氧丝取向度、线结晶度、长周期L、晶区厚度Lc、无定形区厚度La等微观结构参数。采用元素分析仪和单纤维强力仪研究了该系列PAN基碳纤维原丝、预氧丝的元素组成和力学性能随预氧化时间的变化,明确了PAN基碳纤维预氧丝内部微观结构参数、元素含量与其力学性能的关系。

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。

纺织级聚丙烯腈纤维组成对预氧丝制备的影响

采用专用级和纺织级聚丙烯腈(PAN)原丝制得预氧丝,分析了不同来源PAN原丝的黏均相对分子质量及组成成分,探究了纺织级PAN原丝在预氧化过程中的放热及热解过程,并与专用级PAN原丝进行了对比。结果表明:相较于专用级PAN原丝,纺织级PAN原丝黏均相对分子质量较小,为(5~8)×10^(4),断裂强度略低,第二单体以醋酸乙烯酯(VAc)为主;以VAc为第二单体的纺织级PAN原丝的环化反应过程更加温和,且随着第二单体加入比例增大,所得预氧丝的环化程度下降;第二单体VAc摩尔分数为2.4%的纺织级PAN原丝制得的预氧丝的环化指数达到0.64,断裂强度为(2.67±0.22)cN/dtex,该PAN原丝无需进行交联等预处理即可制得低成本预氧丝。

聚丙烯腈基预氧丝复合SiO_(2)气凝胶毡制备及性能研究

以正硅酸乙酯为硅源、乙醇为溶剂、氨水为催化剂,采用溶胶—凝胶法和CO_(2)超临界干燥工艺制备SiO_(2)气凝胶。以聚丙烯腈基预氧丝作为复合基材改善SiO_(2)气凝胶的力学性能,制备聚丙烯腈基预氧丝复合SiO_(2)气凝胶毡,探究其制备工艺及热学、力学性能。结果表明:硅源越纯,制备出的聚丙烯腈基预氧丝复合SiO_(2)气凝胶毡导热系数越低;采用真空负压工艺制备预氧丝复合气凝胶毡浸胶最均匀,表面褶皱少,无气泡、无浮胶且性能稳定;凝胶时间在1.5 h左右制备出的预氧丝复合气凝胶毡表面浸胶情况最佳;预氧丝复合气凝胶毡厚度越厚隔热性能越好;SiO_(2)气凝胶与聚丙烯腈基预氧丝复合后绝热毡的力学性能良好。

碳纤维用聚丙烯腈基预氧丝碳化裂解过程研究进展

综合论述了预氧丝在碳化裂解过程中的物理化学变化,包括裂解气体及化学反应、纤维物理收缩和应力变化、组织结构变化及碳化工艺对碳纤维性能的影响,并对聚丙烯腈基预氧丝的碳化研究前景进行了展望。

一种聚丙烯腈基碳纤维原丝快速预氧化工艺

本发明公开了一种聚丙烯腈基碳纤维原丝快速预氧化工艺。所述工艺为将聚丙烯腈基碳纤维原丝在240~260℃的较高的起始温度下，以10～15℃的升温梯度.

预氧丝体密度对聚丙烯腈基碳纤维本体性能的影响

通过调整预氧化温度及走丝速度,研究了两者对聚丙烯腈基预氧丝体密度的影响,并进一步研究了预氧丝体密度对碳纤维体密度、拉伸强度及拉伸模量的影响。结果表明:提高预氧化温度有利于预氧丝体密度的增加,而走丝速度提高后预氧丝体密度有所下降;碳纤维体密度会随着预氧丝体密度的增加而降低;随着预氧丝体密度的提高,碳纤维拉伸强度出现先上升后下降的趋势,但是预氧丝体密度对拉伸模量影响不大。

聚丙烯腈基预氧丝毡复合材料的力学性能研究

为了制备拉伸和弯曲性能良好的聚丙烯腈基预氧丝毡/环氧树脂复合材料,研究了聚丙烯腈基预氧丝毡含量和固化温度对复合材料拉伸和弯曲性能的影响,优化出力学性能最佳的聚丙烯腈基预氧丝毡/环氧树脂复合材料制备方法,并拍摄了复合材料拉伸断口的SEM图像.研究表明:当聚丙烯腈基预氧丝毡含量为15%时,其纵向和横向的拉伸断裂载荷达到最大值,分别为1 643.73和1 235.72 MPa;同时纵向和横向弯曲强度也达到最大值,分别为64.39和53.06 MPa;复合材料的SEM图像显示,纵向拉伸断口处有少量裸露纤维,其分布方向与针刺毡铺网方向一致.

聚丙烯腈(PAN)基预氧丝的炭化工艺研究

利用正交实验 ,探索了PAN基预氧丝的炭化工艺条件 ,重点讨论了升温速度、炉内气压和张力大小对最终获得的聚丙烯腈基炭纤维 (PAN -CF)性能的影响。研究结果表明 ,采用适宜的炭化工艺条件在 10 0 0℃炭化时 ,可制得拉伸强度为 2 79GPa,拉伸模量为 2 78 8GPa的PAN -CF。

大丝束聚丙烯腈基预氧丝炭化研究

采用正交实验法研究了炭化温度、炭化时间、升温速率等因素对两种聚丙烯腈基预氧丝炭化产物结构和性能的影响.结果表明,进口东邦48K大丝束聚丙烯腈基预氧丝环化程度优于国产吉林6K小丝束聚丙烯腈基预氧丝,在炭化温度950℃,升温速率4℃/min,保温时间10min条件下,炭化可取得最佳性能,炭化产物纤维拉伸强度达2.96GPa,而国产吉林6K小丝束在炭化温度1100℃,升温速率4℃/min,保温时间5min条件下炭化产物性能最佳,产物炭纤维拉伸强度近3.80GPa.伴随两种预氧丝炭化过程,纤维颜色加深,表面缺陷减少,拉伸断裂模式均由假塑性向脆性过渡,为复合材料低成本开发中预氧丝坯体制备与炭化工艺提供了参考依据.

聚丙烯腈预氧丝皮芯结构的影响因素与防控措施

在恒温和梯度升温两种模式下,对不同纤度、横截面形状的3种聚丙烯腈原丝进行了预氧化处理,采用扫描电镜、光学显微镜、元素分析等技术研究了预氧丝的皮芯结构及氧元素的扩散。结果表明,对于恒温模式,在250℃加热1h的预氧丝已经产生了明显的皮芯结构,而对于梯度升温模式,直到275℃才开始出现皮芯结构;原丝的横截面形状不影响氧的扩散,在相同加热条件下,肾形截面预氧丝的皮层厚度与圆形截面的相同;原丝纤度越小,越容易获得均质的预氧丝。原丝的细旦化以及适当的梯度升温预氧化工艺是获得优质预氧丝的重要保证。

化学改性对聚丙烯腈纤维及预氧纤维结构性能的影响

对聚丙烯腈纤维进行了化学改性,借助差示扫描量热分析(DSC)、定量傅立叶红外光谱(FT-IR)、平衡含水率、密度、力学性能等分析方法,对比研究了改性纤维、预氧化纤维、碳纤维与未改性纤维的结构性能的变化。研究表明:化学改性可促使聚丙烯腈纤维较未改性纤维初始环化反应温度前移,终止温度后移,从而有效缓解纤维在预氧化过程中的集中放热,有利于纤维结构和质量的控制;经硫酸羟胺改性后的纤维较未改性纤维制得的碳纤维抗拉伸强度提高16.3%。

丙烯酸甲酯对聚丙烯腈原丝及预氧丝结构和性能的影响

通过控制单体配比,采用丙烯酸甲酯(MA)与丙烯腈(AN)、衣康酸(IA)自由基溶液共聚,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溶液,并纺制了碳纤维前驱体聚丙烯腈原丝,通过IR、DSC、密度等分析手段,讨论了第二单体MA对共聚反应及聚丙烯腈原丝结构和性能及预氧化纤维的影响。实验证明:随着丙烯酸甲酯含量的增加,最后所得到的纺丝液的粘均分子量、固含量、特性粘度以及转化率都在提高,但当MA达到一定值后又降低了,MA并不是激活而是阻碍环化,与IA促进环化是矛盾的,在IA和MA之间一定有一个最好的匹配比,经过实践证明,MA质量分数为3%～4%时最有利于环化和促进预氧化稳定。

聚丙烯腈纤维预氧化工艺条件对其结构和性能的影响

密度、氧质量分数和芳构化指数是判断预氧化程度的参数,借助密度分析、X射线衍射、元素分析等技术,研究预氧化工艺条件对密度、氧质量分数和芳构化指数的影响。研究结果表明,随着预氧化温度的升高,密度、氧质量分数和芳构化指数均增大;随预氧化时间的增长,密度、氧质量分数也增加,牵伸和原丝纤度对氧质量分数影响不大。

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。

一种聚丙烯腈预氧纤维和碳纤维的制备方法

一种聚丙烯腈预氧纤维和碳纤维的制备方法，属于纤维制备技术领域。使聚丙烯腈原丝在常压和空气介质中以恒定的速度通过连续化预氧化设备，采用2～4个温区梯度升温，总时间控制在30-45min，在预氧化过程的低温段，反应温度为200-240℃，加入总的0％～8％的正牵伸，

浅析聚丙烯腈基碳纤维焦油形成的原因

根据聚丙烯腈基碳纤维生产工艺路线,从原丝、预氧化、碳化工艺及结构上分析了聚丙烯腈基碳纤维焦油形成的原因。其主要原因为碳化前纤维缺陷结构的遗传、碳化中分子键的热断裂和分子链的无规热裂解。

碳化温度对聚丙烯腈基碳纤维结构与性能的影响

利用近代测试技术对聚丙烯腈基预氧丝在不同温度下碳化时其结构与性能的变化作了探讨,得出了一些规律。

木质素/聚丙烯腈基碳纤维的制备及其表征

为实现木质素作为一种可再生、易降解的环保原材料在制备碳纤维领域的应用,通过静电纺丝、预氧化和炭化工艺制备了木质素/聚丙烯腈基碳纤维。借助旋转流变仪、电导率仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪和比表面积测试仪研究了木质素的添加对纺丝溶液的性质、预氧丝和碳纤维结构与性能的影响。结果表明:在保证溶液可纺性和纤维成纤性的基础上,木质素与聚丙烯腈的质量比可提高到90∶10,最大程度地实现了木质素的高值化利用;添加木质素后,预氧丝具有耐热稳定的梯形结构,制备的碳纤维比表面积从50.49增大到849.89 m^(2)/g,在电池和超级电容器等能源领域具有重要的潜在应用价值。

PAN基碳纤维预氧丝的取向结构及力学性能表征

利用傅立叶变换红外光谱仪对不同预氧化程度的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维预氧丝进行偏振光谱分析,以反应程度参数(EOR)衡量试样的预氧化反应程度,用红外二向色性比来表征试样的取向程度,并对其力学性能进行了表征。结果表明:PAN纤维在预氧化过程中其化学组成和微观结构都发生了很大变化,纤维的取向程度随EOR的增大而减小,而力学性能也随之下降。