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超声蚀刻对PAN纤维组织结构与性能的影响

王启芬 , 王成国 , 于美杰 , 马婕 , 赵亚奇 , 胡秀颖 , 朱波 , 王延相

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

超声蚀刻处理对PAN基预氧丝结构与性能的影响

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

超声蚀刻法研究聚丙烯腈预氧化纤维的皮芯结构

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

聚丙烯腈/二甲基亚砜纺丝原液流变性及流变方程拟合

刘峰钰 , 王成国 , 朱波 , 于美杰 , 王延相 , 刘玉兰 , 周海萍

高分子材料科学与工程

以高黏均分子量((M)(η))聚丙烯腈(PAN)为研究对象,系统研究了黏均分子量((M)(η),以下简称分子量)、温度(T)、固含量(ωt)和剪切速率(γ)对聚丙烯腈(PAN)/二-甲基亚砜(DMSO)纺丝原液流变性能的影响.结果表明,纺丝原液分子量和剪切速率皆存在一个临界值.在临界值之前,表观黏度随分子量增加迅速增大,随剪切速率的增加迅速降低,在临界值之后,变化趋势均趋于平缓;且临界值不随温度变化而改变;依据试验结果进行表观黏度与四因素线性相关方程拟合,经对比,计算值与实验值相差不大,可以为纺丝原液表观黏度的预测和后续纺丝工艺的改进提供理论参考.

关键词: 聚丙烯腈 , 二甲基亚砜 , 表观黏度 , 流变性

紫外老化对碳纤维增强环氧树脂复合材料性能的影响

乔琨 , 朱波 , 高学平 , 谢奔 , 袁华 , 吴益民 , 张春雷

功能材料

采用拉挤成型工艺制备碳纤维增强环氧树脂基复合材料，并对其进行人工加速紫外老化实验，对不同老化时间的试样进行弯曲强度测试、冲击强度测试、动态热机械分析（DMA）。结果表明，紫外老化仅影响到受紫外辐射的碳纤维环氧复合材料最外层，使对外层性能敏感的力学性能下降；紫外老化使复合材料玻璃化转变温度（Tg）提高，老化前期提高幅度相对较大，后期变化不明显；随着老化时间的增加，受到紫外辐射的最外层碳纤维／环氧树脂界面受到一定程度削弱。

关键词: 碳纤维 , 环氧树脂 , 复合材料 , 紫外老化

PAN初生纤维拉伸性能试验研究

谢奔 , 朱波 , 王政 , 井敏 , 王进军 , 张春雷 , 吴益民

功能材料

为了提高聚丙烯腈（PAN）初生纤维的可拉伸性能,将溶液纺丝得到的初生纤维进行不同时间的恒温干燥处理,研究其拉伸性能随干燥时间的变化规律。结果表明,干燥处理可以大幅度提升PAN初生纤维的力学性能,其拉伸强力可达10.3cN,断裂伸长可达263.5%;随着干燥时间的延长,纤维的可拉伸性能增强,经过10h干燥后的初生纤维具有最佳可牵伸性能;而拉伸速率的提高可以有效促进未干燥初生纤维的拉伸变形,而对干燥处理后纤维的拉伸性能的影响不大。用SEM观察纤维断裂形貌发现,PAN纤维的致密性随牵伸比的增加而提高。

关键词: 聚丙烯腈 , 初生纤维 , 干燥 , 拉伸性能 , 断裂形貌

90 t LF钢包长寿命透气砖的设计与应用

朱波

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2013.05.022

通过分析90 t LF钢包透气砖的损毁原因,研究了狭缝布置、狭缝宽度、双透气砖的设计应用对透气砖透气性的影响,以保证透气砖的冶金效果,并设计开发钢包透气砖砌筑新工艺以提高透气砖的使用寿命,为建立快速、协同的二次冶金平台奠定了良好基础,满足了洁净钢生产的工艺要求.

关键词: 钢包 , 双透气砖 , 狭缝 , 损毁原因

碳素纤维发热元件电热性能的研究

朱波 , 曹伟伟 , 张秀玲 , 董兴广 , 王成国

材料科学与工艺

为了提高碳素发热元件的电热性能,测试了不同工艺碳素纤维发热元件的电热温升和热惯性,针对碳素纤维发热元件的结构特性,建立了其传热方程并进行求解.结果表明:无芯碳素纤维发热元件在相同表面负荷范围内的电热温升约高出支撑芯元件20℃以上,而股线无芯元件的瞬时温升约高出支撑元件60℃以上;惰性气氛下对碳素纤维进行瞬时高温除杂,所得元件电热温升和120 s时瞬时温升约高出其他元件10℃以上;采用5%和30%两种定型胶质量浓度所得元件的电热温升差约40℃左右、140 s时瞬时温升差约60℃左右,较高质量浓度的定型胶可提高元件电热温升、减小热惯性.碳素纤维的发射率是影响元件电热性能的重要指标,提高发射率可获得电热温升高、热惯性小的碳素发热元件.

关键词: 碳素纤维 , 电热特性 , 发射率