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。

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。

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。

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。

中间相沥青基碳纤维的生产及其性能表征

中间相沥青基碳纤维具备高模量、高导热性等特性,在航天、电子等领域具备广阔的应用前景。山东瑞城实现了中间相沥青基碳纤维的产业化生产,本文对其所生产的中间相沥青基碳纤维的结构和性能进行了表征研究。研究结果表明,1.5K连续纤维的平均直径为11μm;强度为2400 MPa;模量为811 GPa;导热率达到600 W/(m·k)以上。

带状中间相沥青基石墨纤维结构对电化学性能的影响

通过中间相沥青熔融纺丝、预氧化、炭化及石墨化处理制得了带状中间相沥青基石墨纤维。研究了喷丝孔尺寸和纺丝速率对带状石墨纤维横截面碳层片取向和晶体结构的影响,对用作锂离子电池负极材料的带状石墨纤维的电化学性能进行了测试。结果表明:喷丝孔尺寸和纺丝速率对石墨纤维碳层片取向具有显著影响。采用低长宽比的喷丝孔在低纺丝速率下制备的石墨纤维其碳层片取向呈类辐射状,此石墨纤维负极材料的倍率性能较好,在0.1C和1C倍率下其放电比容量分别为336和300 m Ah?g^(-1),但其循环稳定性较差,在0.1C倍率下循环100次后容量保持率为89.1%;采用高长宽比的喷丝孔在低纺丝速率下制备的石墨纤维其碳层片呈波浪褶皱状且沿平行纤维主平面取向度高,此石墨纤维负极材料的倍率性能相对较差,但其循环稳定性较好,在0.1C倍率下循环100次后容量保持率为98.8%。随纺丝速率的增加,石墨纤维碳层片整体有序度降低,平行纤维主平面取向的碳层片含量减小,由此导致纤维负极材料的可逆比容量下降。

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。

中间相沥青分子结构对其可纺性和纤维结构的影响

中间相沥青(MP)结构是获得高性能中间相沥青基石墨纤维(MPGF)的关键。为探究中间相沥青分子结构对其可纺性及纤维结构的影响,本文以2种中间相沥青(MP1和MP2)为研究对象,对比分析了它们的分子结构特征、可纺性和所得石墨纤维结构之间的差异。研究结果表明,分子量大、分子平面刚性强、侧基和环烷基占比少的MP1,倾向于获得石墨微晶呈褶皱状紧密规整排列且尺寸较大的MPGF;而分子量相对小、烷基结构含量相对高的MP2,具有更低的可纺温区,所获得的MPGF中石墨微晶尺寸较小且沿纤维径向呈辐射状排列。

中间相沥青基石墨纤维的微观结构

本文用透射电镜、X 射线衍射分析等方法观察和分析了辐射状中间相沥青基石墨纤维的显微结构。结果表明,中间相沥青基石墨纤维中同时存在着有序石墨和乱层石墨两种相。在有序石墨相中,石墨片层堆叠的有序程度较高,且在纵向沿纤维轴高度择优取向,在横向则基本上沿径向排列。有序石墨微晶一般呈略有弯曲的片状,并具有分枝结构,微晶在纵向沿纤维轴交错排列,而在横向则沿径向从芯部向表层不断延伸、分叉和交织。在乱层石墨相中,石墨片层堆叠的有序程度较差,且沿纤维轴的择优取向程度较低。乱层石墨相一般镶嵌在有序石墨微晶之间。此外,在某些地方还存在着严重的晶格畸变。

中间相沥青基石墨纤维热导率与结构关系研究

探讨了中间相沥青基石墨纤维(MPGF)结构对热导率的影响规律。研究结果表明,所得MPGF的截面结构全为大角度开裂放射状,开裂角度为148.2°~159.7°;开裂放射状MPGF具有优异的导热性能,MPGF的单丝热导率为382~683 W·m^-1·K^-1,基本随纤维当量直径的增大而增大;XRD研究表明,纤维石墨微晶尺寸的增大有利于MPGF热导率的提高。

进口中间相沥青碳纤维超高温石墨化处理后的特性分析

对P25、P55及XN-90三种进口中间相沥青碳纤维3000℃石墨化处理前后的微观形貌、晶体尺寸、力学性能、导电导热性能及其抗氧化性能进行了表征。结果表明,三种碳纤维微观结构差异较大,均呈现出较为明显的"指纹"特征。三种碳纤维中XN-90热处理温度最高,晶体尺寸最大,石墨化程度最高,抗氧化性能最好。经过3000℃石墨化处理后,三种碳纤维的晶体尺寸、石墨化程度及导热性能均有较为明显的提高;P25和P55纤维的拉伸强度显著提高,而XN-90纤维的拉伸强度有所降低,这与其石墨化后纤维芯部的孔洞变大有关。