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
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
刘杰
,
白艳霞
,
田宇黎
,
黄翔宇
,
王春华
,
梁节英
复合材料学报
采用新型电化学表面处理设备,以10%（质量分数）NH4HCO3溶液为电解质,对12KPAN基碳纤维进行连续化的表面处理,探索了在提高碳纤维/树脂复合材料层间剪切强度的同时降低碳纤维本征拉伸强度损失的结构变化特征及规律。利用SEM、XRD、XPS、Raman等方法研究了改性前后碳纤维表面的物理和化学状态、晶体尺寸和表面有序度。结果显示,在适当的条件下,碳纤维/树脂复合材料的层间剪切强度提高了23.3%,同时碳纤维的拉伸强度仅损失了4.4%。碳纤维/树脂复合材料层间剪切强度的提高是碳纤维表面粗糙度和表面含氧、含氮官能团共同作用的结果。表面处理后碳纤维石墨网片层尺寸减小了6.3%～27.6%,微晶尺寸相应减小;适度的氧化刻蚀使碳纤维表面有序度略有提高,并且产生新的活性点;以上两种作用减小了碳纤维的本征拉伸强度的损失量。
关键词:
PAN基碳纤维
,
电化学氧化法
,
拉伸强度
,
层间剪切强度
,
力学性能
,
表面官能团
吴波
,
郑帼
,
孙玉
,
崔莹
,
吴炳洋
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.09.008
分别采用脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、三乙醇胺和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯铵盐3种有机电解液对PAN基碳纤维进行电化学氧化改性,通过化学滴定法、单纤维断裂强度测试和场发射扫描电镜考察改性前后碳纤维表面酸性官能团含量、力学性能及表面形貌的变化规律,得到电化学改性的最佳条件:浓度5％(质量分数)的O3 PNH4乳液为电解液,电流密度为2A/g,恒温50℃电化学氧化2min.针对改性处理后的碳纤维的表面性能,进行X射线光电子能谱和单纤维接触角测试.结果表明:以O3 PNH4为电解液对碳纤维电化学改性,可以在不影响碳纤维力学性能的前提下,增加碳纤维表面的酸性官能团,提高碳纤维的表面能.
关键词:
PAN基碳纤维
,
有机电解液
,
电化学改性
,
表面性能
,
酸性官能团
罗益锋
材料导报
首先从宏观的角度分析了日、美和我国发展PAN基碳纤维的不同历程.其次,从微观的角度分析了影响碳纤维综合性能提高的各种因素,提出必须把PAN原丝和烧成的各有关工序及其辅料的作用作为系统工程,用先进的试验设计法加以透析,才能真正摸索到影响碳纤维主要性能指标的工艺参数及其交互作用,包括贡献因素和制约因素,同时还要考虑到工程放大过程中出现的新因素,要从管线配置和设备设计等方面加以优化,才能最大限度地降低性能的离散系数,生产出不同档次和系列化的优质碳纤维.还简明地介绍了当前世界碳纤维的新形势和新动向,结合我国今后数年内的市场需求提出了我国"十五"期间PAN基碳纤维的研发建议.
关键词:
PAN基碳纤维
,
发展透析
,
研发建议
王力勇
,
杨常玲
,
吕永根
,
刘鑫
,
张艳霞
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2010.03.013
将PAN基碳纤维(东邦IM600-6K)在不同温度的酸性及盐类电解质溶液中进行电化学处理.碳纤维的表面性能采用SEM、XPS、亚甲基蓝(MB+)吸附、Raman光谱进行表征.结果发现碳纤维在电化学氧化处理后表面官能团增多而且沟槽加深.电解质及电解液温度对碳纤维表面特定官能团的生成量有影响,羟基和羧基的生成数量最多相差61.38%、98.59%;在酸性电解质溶液中处理的碳纤维表面含氧官能团较多,表面较粗糙.升高电解液温度有助于活性氧对碳纤维表面的氧化刻蚀.处理后的碳纤维表面微晶尺寸最多减少9.75%.
关键词:
PAN基碳纤维
,
电解质
,
表面特征
谭婷婷
,
王成国
,
井敏
,
冯志海
,
杨云华
,
陈旸
,
谢奔
功能材料
采用场发射扫描电子显微镜、广角X射线衍射、元素分析、高分辨透射电子显微镜对东丽T700S、T700G和东邦UT500 3种碳纤维的表面和断面形貌、化学组成及石墨微晶等微观组织结构进行了表征,比较了这3种碳纤维的微观结构差异,并分析了这些差异对力学性能的影响。结果表明,T700G碳元素含量较高,氮元素含量较低,它的石墨微晶尺寸较大,取向度较高,这是它比T700S拉伸模量高但断裂伸长率低的原因;UT500的表面结构与断面结构不如T700S和T700G好,微晶尺寸也较小,但它的直径略细,而且石墨微晶内（002）晶面排列比T700S和T700G更规整,导致UT500的综合力学性能略优于T700S和T700G。
关键词:
PAN基碳纤维
,
微观组织结构
,
力学性能
