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PAN基碳纤维长周期结构的温度依赖性

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

具有pH响应性和成纤性的丙烯腈与丙烯酸共聚物的结构

马晓娜 , 李常清 , 李龙 , 王梦梵 , 徐木梁华

高分子材料科学与工程

利用丙烯腈（AN）与丙烯酸（AA）单体的化学性质及单体的活性不同,AA采用不同投料方式,制备了具有pH响应性与成纤性的丙烯腈/丙烯酸共聚物[P（AN-co-AA）],通过红外、液体核磁、元素分析等测试手段研究了共聚物结构特点。结果表明,AA与AN单体物质的量比为20∶80时,聚合物具有良好的pH响应性与成纤性;不同投料方式的共聚物中羰基与氰基含量的比值都随着反应进行呈增长趋势,一次性投料更大;分批投料共聚物分子链易形成嵌段结构,表现出良好的pH响应性及较好的力学性能。

关键词: 丙烯腈 , 丙烯酸 , 共聚合 , 竞聚率 , pH响应性

P(AN-co-AA)纤维的pH响应性与纤维结构的关系

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

PAN纤维炭化过程中缺陷结构的温度效应

王梦梵 , 陈旺 , 苏世州 , 韩旭 , 徐樑华 , 曹维宇

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.06.011

采用小角X射线散射(SAXS)方法研究了PAN纤维在炭化及石墨化过程中微孔缺陷结构随热处理温度的变化.由微孔结构散射形成的PAN基碳纤维SAXS散射花样经圆积分处理后为光滑曲线.使用一维散射曲线计算得到微孔结构均方回转半径、相对孔体积、孔隙率、比表面积结构参数随温度的变化规律.结果表明:随热处理温度提高PAN基碳纤维微孔结构变化分为三个阶段:400～700℃微孔体积变化(孔的融合)为主,形态变化为辅;700～1800℃微孔体积变化(孔的分裂与缩小)与形态变化(边缘复杂化)基本同步;而1800～2400℃微孔形态变化为主,体积变化为辅.

关键词: PAN基碳纤维 , 微孔缺陷结构 , 小角X射线散射(SAXS) , 温度效应

湿法纺丝过程中牵伸对聚丙烯腈原丝相转变行为的影响

焦娜 , 李龙 , 王梦梵 , 徐樑华 , 曹维宇

高分子材料科学与工程

通过动态机械热分析、声速法和广角X射线衍射法等分析方法研究了聚丙烯腈(PAN)原丝在受热状态下的相转变行为,并比较了不同牵伸倍率下原丝模量和相转变的差异.结果表明,牵伸的增加使得原丝分子链有序排列,导致了其储能及损耗模量的增加;同时,纤维内应力的增加,使处于热力学亚稳态的取向纤维在热场环境下模量的下降幅度较大.热环境下PAN原丝主要发生2个相转变,晶区分子链运动造成的βc相转变(110℃)和无定形区分子链运动引起的α相转变(150℃).牵伸对βc相转变影响不大,但使α相转变所需克服的能垒增加,转变温度向高温方向偏移并逐渐消失.

关键词: 聚丙烯腈原丝 , 相转变 , 模量 , 牵伸

碳纤维高温处理过程中石墨片层堆叠的温度效应

肖瑛阁 , 徐樑华 , 焦娜 , 王梦梵 , 曹维宇

宇航材料工艺

采用二维广角X-射线衍射法(WAXD)研究了国产聚丙烯腈基碳纤维在高温处理过程中石墨片层结构的堆叠过程,分析了温度因素对于堆叠结构的影响.实验结果表明,随着热处理温度的升高,碳纤维中的类石墨片层堆叠层数不断增加,结构趋于规整致密,并且在1 900℃后堆叠速率加快.同时,通过元素分析和Raman光谱的研究,解释了堆叠速率提高的原因,随着非碳元素的脱除和碳化学结构向Sp2杂化转变,结构缺陷不断减少,有利于石墨片层的堆叠.

关键词: 碳纤维 , 石墨微晶 , 热处理

碳纤维密度变化的石墨化结构依赖性

陈旺 , 王梦梵 , 李大鑫 , 徐樑华 , 曹维宇

材料科学与工程学报

本文通过广角X-射线衍射法(WAXD),激光拉曼光谱法(Raman)研究了聚丙烯腈基碳纤维在高温石墨化过程中石墨化程度对密度的影响.实验结果表明:在石墨化过程的不同温度阶段,碳纤维的密度呈现不同的变化趋势,并且与其石墨化程度随温度变化的规律相似.石墨化程度的不断提高,使得类石墨片层间距d002不断减小,从而造成晶区密度相应地逐渐增大,这是导致碳纤维体密度变化的关键原因.

关键词: 碳纤维 , 密度 , 石墨化度

江苏梦得高薪诚聘

材料保护

江苏梦得电镀化学品有限公司是一家从事电化学、新能源化学、生物化学以及相关特殊化学品研发、生产、销售的高新技术企业，因业务发展需要，公开诚聘以下人员：

关键词: 江苏 , 高新技术企业 , 能源化学 , 生物化学 , 业务发展 , 化学品 , 电化学

基于组态王的包钢耐火配料系统设计

胡万里

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2010.01.023

介绍了利用组态王作为监控,可编程控制器作为下位机,实现了耐火厂散料配料系统的自动化生产,该系统具有手动功能和自动功能,手动功能具有现场手动和上位机手动功能,自动功能具有全自动和半自动功能.该系统可实现配方和配料制度的任意更改,投资低,故障少,自动化程度高.

关键词: 组态王 , 配料 , 上位机

“王”字型左手材料结构的设计与仿真

孙振 , 竹有章 , 何星 , 杨成莱 , 李磐石

材料科学与工程学报

针对目前由金属开口谐振环与金属杆构成的左手材料结构存在构造比较复杂、工艺实现较难的缺点,设计实现了一种基于金属条的改进结构一”王”字型结构.通过理论分析和电磁仿真软件Ansoft HFSS 10模拟仿真,利用散射参量法提取参数结果表明该结构可以在X波段实现介电常数和磁导率同时为负.讨论研究了该左手结构的金属条宽度、中间缺口宽度、中间条宽度三个结构尺寸参数变化对谐振频率和透射峰幅值的影响,结果表明三个参数的变化都会对二者产生影响,其中金属条宽度改变对透射峰值影响幅度相对较大,缺口宽度改变对谐振频率影响幅度相对较大.

关键词: 金属条 , 左手材料 , 负折射率 , 谐振频率 , S参数