冯志海
,
李同起
,
杨云华
,
杨晓光
,
李秀涛
,
徐樑华
,
吕春祥
中国材料进展
针对碳纤维在碳／碳烧蚀防热复合材料中应用的基础问题，论述了不同碳纤维结构、成分、表面特征，及其力学性能和热物理性能的高温演变规律，揭示了碳纤维灰分含量对碳纤维力学性能和热氧化性能的影响。确定了在碳／碳复合材料复合成型过程中，碳纤维结构受基体碳影响的变化规律和碳纤维表面特征对碳／碳材料宏观力学性能的影响。阐明了碳／碳复合材料中碳纤维的力学性能对纤维发生折断烧蚀的阻碍作用和通过控制碳／碳成型最高温度实现提高性能的途径。
关键词:
碳纤维
,
烧蚀防热
,
复合材料
,
碳/碳
王统帅
,
童元建
,
罗莎
,
昌志龙
,
徐樑华
材料科学与工艺
为实现PAN纤维在低温碳化过程的结构调控,利用核磁共振碳谱(13C-NMR)研究了PAN预氧化纤维在500-800℃的低温碳化过程中骨架结构的演变.结果表明:在低温碳化过程中,随着碳化温度的升高,预氧化纤维骨架结构中饱和的CH、CH2和C=0结构逐渐消失,共轭-HC=C<和>C=N-逐渐减小,共轭>C=C<逐渐增加,纤维形成多层多环芳香结构;多环芳香结构平均层数与碳化温度密切相关,经500、600、700、800℃碳化处理后,纤维骨架结构中多环芳香结构平均层数分别达到1.29、2.17、2.81和3.42;在较低碳化温度(500℃),多环芳香结构平均层数随碳化处理时间延长增加不明显,在较高碳化温度(700℃),多环芳香结构平均层数随碳化处理时间呈线性增加.
关键词:
聚丙烯腈基碳纤维
,
固体核磁碳谱
,
骨架结构
,
多环芳香结构
王梦梵
,
李龙
,
高益军
,
孔德玉
,
徐樑华
,
曹维宇
材料热处理学报
采用SAXS和HRTEM方法从倒易空间和实空间分别研究了PAN纤维碳化及石墨化过程中长周期结构及其变化.通过HRTEM测试发现碳纤维中存在由石墨微晶的有序堆砌结构,无序堆砌结构及过渡区形成的层状长周期结构,同时碳纤维的SAXS赤道方向散射曲线中出现肩峰,说明这种长周期结构沿纤维径向堆砌.通过SAXS研究发现,在PAN纤维碳化过程中长周期结构从700℃时开始出现且其尺寸随热处理温度的变化呈先增大后减小的趋势,转折温度区域约为1350℃左右.通过一维相关函数分析,计算了长周期结构中石墨微晶有序堆砌结构尺寸(Lo)、无序堆砌结构尺寸(Ld)、过渡区尺寸(Ltr)随热处理温度的变化:1350℃之前,Lo、Ld趋于增大,而Ltr趋于减小;1350℃之后3个参数均呈减小的趋势.
关键词:
PAN基碳纤维
,
小角X射线散射(SAXS)
,
长周期结构
,
相关函数
,
温度依赖性
昌志龙
,
石鑫
,
肖士洁
,
冯闻
,
徐樑华
高分子材料科学与工程
在惰性气氛中制备了不同环化程度的聚丙烯腈（PAN）热稳定化纤维,并将其在含氧气氛中进一步氧化处理,通过差示扫描量热仪（DSC）、傅立叶变换红外（FT-IR）和元素分析（EA）等方法研究了PAN纤维热稳定化过程中环化反应对氧化反应的影响。结果表明,与环化反应相比,氧化反应可在更低的温度下进行;对于环化程度越高的PAN热稳定化纤维,在含氧气氛中经相同条件热处理后氧含量越高,即氧化反应程度越高,故环化反应对氧化反应具有促进作用。
关键词:
聚丙烯腈纤维
,
热稳定化
,
环化反应
,
氧化反应
,
动力学
张海龙
,
杨逢源
,
李常清
,
徐樑华
功能材料
通过原位聚合法合成聚丙烯腈(PAN)/碳纳米管(CNT)复合溶液,经过湿法纺丝技术制备了PAN/CNT复合原丝.通过X射线衍射仪,扫描电子显微镜和单丝拉伸仪研究了CNTs对PAN纤维晶态结构及力学性能的影响.结果表明,在方位角扫描图中,随着PAN/CNT复合纤维的制备过程,其双峰的不对称性逐渐增加,其强度比从1.054增加到1.258;复合原丝的结晶度(53.10%)高于PAN原丝的结晶度(51.89%);在赤道扫描图中,PAN/CNT复合原丝的斜方晶系200晶面峰比PAN原丝明显,且晶粒尺寸高于PAN原丝;复合原丝的断面形貌出现更多的微纤结构,且比PAN原丝具有更高的拉伸模量.
关键词:
聚丙烯腈
,
方位角
,
不对称
,
碳纳米管
,
复合纤维
李常清
,
袁姗
,
罗荣
,
郭雅明
,
徐樑华
高分子材料科学与工程
将聚酰亚胺(PI)加入丙烯腈-衣康酸-二甲基亚砜体系进行聚丙烯腈(PAN)溶液聚合,湿法纺丝制备了PAN/PI复合纤维.利用流变仪、红外光谱、X射线衍射仪、扫描电镜、差示扫描量热仪等研究了PAN/PI溶液的性质和复合纤维的结构特点.研究发现,加入PI后,聚合物溶液的稳态黏度降低,弹性和粘性模量在低剪切速率区降低;PI作为成核剂,引起初生纤维结晶度增大、晶粒尺寸减小;PI与PAN的溶解性差异导致凝固加快,初生纤维形成皮芯结构;引起原丝体密度减小.PAN/PI纤维在N2下放热量较少,在空气中由于结构疏松放热量较大.
关键词:
聚丙烯腈纤维
,
聚酰亚胺
,
原液改性
,
晶态结构
马晓娜
,
李常清
,
王梦梵
,
李龙
,
赵洪江
,
徐樑华
高分子材料科学与工程
改变纺丝工艺湿法纺制共聚丙烯腈和丙烯酸(P(AN-co-AA))纤维,利用比表面孔径分布仪表征纤维的孔洞结构,X射线衍射光谱表征纤维晶态结构及称量法测试纤维溶胀度,研究了P(AN-co-AA)纤维的pH响应性与纤维结构的关系.结果表明,P(AN-co-AA)纤维具有pH响应特点,纤维在碱性溶液中的平衡溶胀度与纤维的晶态结构有关,结晶度大,平衡溶胀度小;纤维的响应时间与纤维直径、孔洞结构有关,直径越小,孔洞越多,响应速率越快.
关键词:
P(AN-co-AA)纤维
,
pH响应性
,
溶胀度
,
响应时间
,
纤维结构
安娜
,
徐樑华
,
张峰
,
吴丝竹
高分子材料科学与工程
采用声速法及X射线衍射法对不同拉伸倍数聚丙烯腈原丝的取向结构进行研究.结果表明,声速法测定的聚丙烯腈原丝的取向系数和声模量均随拉伸比的增加而增加.用X射线极角扫描法(反射法)定量求出聚丙烯腈分子链沿拉伸方向的取向分布函数(ODF)及取向系数〈Pn〉,结果表明〈Pn〉随拉伸倍数增加而增加,以近仿射形变理论计算的取向分布q(χ)与实验数据N(χ)有较好吻合,同时确定了与有效形变率λ有关的参数p和q值,以期达到通过控制加工过程中的拉伸倍数从而控制聚丙烯腈原丝取向结构的目的.
关键词:
聚丙烯腈原丝
,
取向
,
X射线衍射
,
声速法
李常清
,
任磊
,
郭雅明
,
徐樑华
高分子材料科学与工程
通过小分子物质M对聚丙烯腈(PAN)溶液改性,利用流变仪、紫外可见分光光谱、相变分析、扫描电镜等研究了其对PAN溶液性质、凝固过程及PAN膜结构的影响.结果表明,小分子物质的加入,改变了聚合体系的作用力,PAN溶液的复数黏度提高,低剪切作用下剪切模量提高;小分子物质的加入,提高了聚合物的亲水性,PAN溶液出现浑浊的水用量由1.46 g提高到2.48 g;由于PAN溶液体系作用力的改变及亲水性的提高,推迟了聚合物溶液相变的发生,减缓了双扩散的剧烈程度,使得PAN膜的结构更加致密.
关键词:
聚丙烯腈溶液
,
小分子
,
双扩散
,
相转变
靳玉伟
,
李常清
,
刘钟铃
,
王策
,
徐樑华
功能材料
通过高压静电纺丝方法实现了微米/纳米材料的自组装和图案化,建立了一个在高压电场诱导下的微米/纳米材料的连续化形成的新方法,电镜结果表明聚乙烯吡咯烷酮(简称PVP)/锰卟啉纤维直径在3～4μm,长度在几百微米,实验中,卟啉环在锰卟啉/PVP系统中形成π-π堆积,形成面-面排列的堆积效应,这种驱动力是促进超分子化合物自组装的一种很好的构筑方式.
关键词:
静电纺丝
,
锰卟啉
,
纳米纤维图案化
