于倩倩
,
侯俊峰
,
陈刚
,
吴忠泉
,
崇琳
,
王启芬
,
王志远
,
王忠
玻璃钢/复合材料
研究了热老化温度和时间对碳纤维复合材料的拉伸、压缩和弯曲性能的影响,并对热老化的影响过程进行了分析.利用二元回归分析方法建立了碳纤维增强复合材料老化弯曲强度预测模型,并对模型显著性进行了检验.检验结果显示,预测最大相对误差仅为3.61％,预测精准度好,预测模型具有一定可靠性.
关键词:
碳纤维复合材料
,
老化
,
二元回归分析
,
预测
,
机械性能
王启芬
,
王成国
,
于美杰
,
马婕
,
赵亚奇
,
胡秀颖
,
朱波
,
王延相
功能材料
用傅里叶红外光谱(FTIR)、广角X射线衍射(WAXD)、扫描电镜(SEM)等方法测定并分析超声蚀刻对聚丙烯腈(PAN)纤维的化学结构、结晶、形态结构和机械性能的影响,为利用超声蚀刻方法制备电镜样品、研究PAN纤维结构奠定实验基础.实验结果表明:超声蚀刻处理对PAN纤维化学结构没有影响;溶解的PAN分子量随着超声时间延长而降低,未溶解的PAN分子量基本没有变化;这种处理会使纤维的结晶度和晶粒尺寸均小幅下降;经过超声蚀刻后纤维表面出现大量的原纤结构,能够实现原纤分离;这种处理对纤维的线密度影响不大,而纤维强度、断裂伸长率和初始模量均有所下降.
关键词:
超声蚀刻
,
聚丙烯腈纤维
,
原纤
,
组织结构
,
性能
胡秀颖
,
王成国
,
王启芬
,
于美杰
,
卢文博
,
王雯
,
朱波
,
王延相
,
井敏
材料热处理学报
采用梯度升温法对聚丙烯腈（PAN）纤维进行预氧化,将各温区预氧化纤维在90%二甲基亚砜（DMSO）水溶液中进行超声蚀刻处理。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）等方法分析了超声蚀刻处理对各温区纤维化学结构、原纤结构以及性能的影响。结果表明：超声蚀刻处理对各温区预氧化纤维的化学结构没有影响;195～245℃预氧化纤维经超声蚀刻处理后,出现分离的原纤结构;超声蚀刻处理后,各温区纤维的线密度都不同程度的增加,其中,255℃预氧化纤维线密度增幅最大且为最高值;各温区纤维的抗拉强度较超声蚀刻处理前同温区的纤维都明显降低,255℃预氧化纤维降幅最大且抗拉强度为最低值。
关键词:
聚丙烯腈基预氧丝
,
超声蚀刻
,
结构
,
性能
胡秀颖
,
王成国
,
于美杰
,
王雯
,
卢文博
,
井敏
,
朱波
,
王延相
,
王启芬
功能材料
预氧化各温区纤维经超声蚀刻处理后,利用扫描电镜（SEM）观察其皮层和芯部的形貌差异,并借助Raman光谱证实了预氧化纤维皮层和芯部的化学结构差异。结果表明预氧化初期195～225℃预氧化纤维整体预氧化程度低,纤维皮层和芯部的结构几乎没有差异;预氧化中后期235～265℃预氧化纤维芯部的稳定化程度较皮层低,芯部被蚀刻溶解,皮、芯形貌差异明显;经275℃预氧化后,纤维芯部稳定化程度提高,无论皮层还是芯部都呈现不溶性;最终的预氧化纤维出现了宽化的石墨特征Raman散射峰,但皮层的衍射峰较芯部更为宽化,反映出皮、芯化学结构的差异。
关键词:
聚丙烯腈纤维
,
预氧化
,
超声蚀刻
,
皮芯结构
,
化学结构
魏化震
,
王启芬
,
陈刚
,
范汶鑫
,
于倩倩
,
王延相
,
王成国
,
崇琳
,
王志远
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150410.001
采用化学气相沉积(CVD)法在碳纤维(CF)表面原位生长碳纳米管(CNTs).考察了不同催化剂、沉积温度、氢气流量以及样品距进气口距离等工艺参数对CNTs-CF生长的影响.利用SEM和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对CNTs-CF形貌和微结构进行了表征和分析.结果表明:在CF表面原位生长的CNTs为多壁结构,其中以Ni为催化剂得到的CNTs直径小、分布均匀;在600～750℃温度范围内,随着温度的升高,CNTs直径和长度减小,产量降低;随着氢气流量的增加,CNTs直径和长度均增加;距进气口30 cm,在CF表面得到的CNTs覆盖率高、直径小且分布窄,有利于制备高质量CNTs.
关键词:
碳纳米管
,
碳纤维
,
化学气相沉积法
,
原位生长
,
沉积条件
,
结构
于美杰
,
王威强
,
王启芬
,
马婕
,
胡秀颖
,
王成国
功能材料
在恒温和梯度升温两种模式下,对不同纤度、横截面形状的3种聚丙烯腈原丝进行了预氧化处理,采用扫描电镜、光学显微镜、元素分析等技术研究了预氧丝的皮芯结构及氧元素的扩散.结果表明,对于恒温模式,在250℃加热1h的预氧丝已经产生了明显的皮芯结构,而对于梯度升温模式,直到275℃才开始出现皮芯结构;原丝的横截面形状不影响氧的扩散,在相同加热条件下,肾形截面预氧丝的皮层厚度与圆形截面的相同;原丝纤度越小,越容易获得均质的预氧丝.原丝的细旦化以及适当的梯度升温预氧化工艺是获得优质预氧丝的重要保证.
关键词:
聚丙烯腈
,
碳纤维
,
原丝
,
预氧丝
,
皮芯结构
马婕
,
王成国
,
于美杰
,
王启芬
,
张敏
功能材料
采用连续预氧化碳化法,在700～1300℃制备了聚丙烯腈(PAN)基碳化纤维.使用元素分析仪、X射线衍射仪和高精度电阻仪检测了碳化纤维的化学成分、物相结构和体电阻率;使用绝缘电阻仪测试了碳化纤维/树脂复合涂层的表面电阻率.研究结果表明,随着碳化温度的升高,纤维的碳元素含量增大,同时纤维中形成大量类石墨结构,增强了纤维的导电性,碳化纤维的电阻率由1.12Ω·cm急剧下降至1.95×10~(-3)Ω·cm;在树脂中添加短切碳化纤维制备的防静电复合涂层的表面电阻率可在10~4～10~7Ω之间调整.
关键词:
碳化纤维
,
化学成分
,
表观结晶度
,
体电阻率
,
表面电阻率
杨茂伟
,
王成国
,
王延相
,
王启芬
,
刘焕章
,
蔡相军
材料导报
用X射线衍射法研究了湿法纺丝过程中PAN纤维结晶结构的演变,通过测试纤维在成形过程中的沸水收缩率和强纤度的变化,并结合纤维的纺丝工艺,探究了纺丝工艺与纤维性能的相关性.结果发现,牵伸和脱除溶剂均可提高纤维的强度,牵伸可提高纤维的取向度和结晶度,干燥致密化可使纤维的取向结构和结晶结构稳定.
关键词:
PAN原丝
,
工艺
,
性能
胡秀颖
,
王成国
,
王启芬
,
卢文博
,
王延相
材料导报
皮芯结构是一种缺陷结构,存在于从PAN初生纤维到碳纤维的各个阶段,严重影响了最终碳纤维的力学性能.综述了PAN基碳纤维皮芯结构的研究进展,探讨了皮芯结构形成与演变的机理,结合自己的研究结果评述了工艺条件对皮芯结构形成与演变的影响,以期为减弱甚至消除皮芯结构提供理论指导.
关键词:
聚丙烯腈
,
碳纤维
,
皮芯结构
王启芬
,
王成国
,
王延相
,
杨茂伟
,
于美杰
功能材料
分别采用纤维强伸度仪、乌氏粘度计、X射线衍射仪等测定了4种不同PAN纤维的抗拉强度、分子量、结晶度以及沸水收缩率.结果表明,拉伸速率对4种纤维的强度测试方法的准确性都有影响.在低速拉伸时,由于拉伸速率的增加使分子链段的松弛时间缩短,测试强度随拉伸速率的增加而升高;而在高速拉伸情况下,缺陷成为导致纤维断裂的主要因素,测试强度又随拉伸速率的增加而逐渐降低.在一定范围内,分子量越大、结晶度越高,PAN纤维的强度就越高;作为表征纤维中非晶含量的一项指标,沸水收缩率越大,说明非晶区的比例越大.因此应控制PAN纤维的分子量,提高纤维结晶度,降低纤维的沸水收缩率,从而为制备高性能的碳纤维提供优质原丝.
关键词:
PAN纤维
,
强度
,
碳纤维
