王瑞华
,
于美杰
,
何东新
,
王成国
材料热处理学报
采用FT-IR、XRD、DSC、元素分析仪、张力仪、密度测量等方法对聚丙烯腈原丝热稳定化过程中的纤维结构变化,加热历史对纤维热性能的影响,以及纤维张力的变化规律进行研究.结果表明,最终的热稳定化纤维中存在基团C=C-H和C-C-CN;前期热稳定化阶段施加牵伸能够增大结晶度和取向度,但对晶体面间距几乎没有影响;随热稳定化温度提高和加热时间延长,纤维DSC曲线的放热范围变宽,放热峰移向更高温度;预氧化纤维的张力大小受到牵伸率、热处理温度以及纤维原丝纤度的综合影响.
关键词:
聚丙烯腈
,
原丝
,
碳纤维
,
热稳定化
王延相
,
董学梅
,
焦培明
,
王成国
,
季保华
,
何东新
材料导报
通过实践深入探讨了聚丙烯腈原丝生产的聚合机理,并借助于SEM对所纺的碳纤维原丝进行了探讨,实验证明,生产原丝中的聚合机理遵循4个阶段,而且聚合温度没有超过聚丙烯腈的分解温度.纺丝要控制预牵伸倍数在7左右,为蒸汽牵伸提高原丝的取向度和结晶度以及最终碳纤维的高性能作好准备.
关键词:
自由端聚合
,
聚丙烯腈
,
预牵伸
,
碳纤维
王延相
,
王成国
,
朱波
,
何东新
,
井敏
,
王强
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2005.01.010
为了制备高性能的聚丙烯腈基炭纤维,用SEM和TEM等分析方法跟踪炭纤维生产全过程中纤维微观结构所发生的变化.在湿法纺丝中,控制预牵伸倍数为7倍,调整凝固浴的温度为16℃时,可纺出截面近似圆形的高质量原丝,纤维的截面和表面的微纤比较紧凑,表面缺陷和裂纹较少;原丝经过预氧化后仍保持原来的微原纤结构,纤维外部表层的石墨微晶较大,所含孔隙较少,内部的微晶较小且含有大量孔隙.用高锰酸钾改性原丝能够得到质量优异的预氧化纤维,改性预氧丝的纤维基面增加比未改性的多,基面沿纤维轴排列的程度更高.所制备的炭纤维具有由原丝演变来的微观结构,微纤沿纤维轴高度取向,微纤之间有细长的孔隙,并堆砌在一起形成枝化微纤的伸展网络,炭纤维截面形状也近似为圆形.合理调整制备工艺,得到了强度为3.6GPa～4.2GPa,断裂延伸率为1.6%～1.8%,模量为235GPa～240GPa的聚丙烯腈基炭纤维.结果表明:炭纤维的微观组织结构与原丝的微观组织结构密切相关,高强度、高取向度和结构均匀的原丝是获得高强度和高模量炭纤维的前提.
关键词:
聚丙烯腈原丝
,
预氧化
,
炭化
,
扫描电子显微镜
,
透射电子显微镜
王延相
,
王成国
,
朱波
,
季保华
,
何东新
,
王强
材料科学与工程学报
doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2005.03.004
为了研究聚丙烯腈纤维各级超分子结构形态及结晶的微观形态,弄清楚制备碳纤维的过程与所得到纤维结构和性能的关系,用透射电子显微镜分析了凝胶网络和皮芯结构的形成及预氧化和炭化过程中纤维结构的演变历程.结果表明:原丝具有明显的皮芯结构,外表层凹凸不平,从表层至心部是一层过渡区,表层的片层较心部的薄且致密.碳纤维网络骨架间接点的密集程度和原丝的密集程度有直接关系,原丝网络骨架的接点密集度低及晶粒组织大,随后得到的最终碳纤维密集度低及晶粒组织也大,其强度和模量明显高.碳纤维强度主要是纤维中弥散分布的"小晶区"做出的贡献;原丝微观结构中,"晶区"数量、大小和弥散分布情况以及构成三维空间网络结构的致密程度决定了预氧丝和碳纤维的性能.
关键词:
聚丙烯腈纤维
,
凝胶网络
,
皮芯结构
,
网络骨架
