碳纤维模量的结构相关性理论研究及验证

从模量的基本理论出发,推导了碳纤维类石墨微晶模量与其结构参数所存在的函数关系。结果表明:碳纤维微晶模量受形状因子和取向角的协同影响:随着形状因子的增大,碳纤维微晶模量先快速上升后缓慢下降,而随着取向角的减小,微晶模量增加。利用X射线衍射的方法,测定了碳纤维的取向角和形状因子,进而得到碳纤维的计算模量,与实测的碳纤维模量基本接近,验证了模量理论分析的适用性。

力场对PAN干湿法／湿法初生纤维结晶及其取向结构的影响

利用广角X射线衍射(WAXD)研究了聚丙烯腈(PAN)干湿法及湿法初生纤维晶区及其取向结构的形成过程。结果表明,干湿法和湿法初生纤维的结晶度和Hermann取向因子随剪切速率和牵伸力增加而增大,相同条件下湿法制备的初生纤维晶区取向较优。干湿法过程中,由于牵伸张力在空气层段的集中,分子链凝固相分离过程发生在相对较弱的力场环境下,降低了结晶过程晶区的取向。湿法过程中,受到剪切作用的分子链直接进入凝固浴后即进入结晶过程,晶区取向度在张力诱导下相对较高。根据上述研究结果,提出了凝固过程中结晶及取向结构形成的分子链演变模型。