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聚丙烯腈预氧丝皮芯结构的影响因素与防控措施

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

凝固浴条件对湿纺PAN初生纤维截面形状和皮芯结构的影响

彭公秋 , 温月芳 , 杨永岗 , 刘朗 , 张兴华

材料导报

借助光学显微镜及图像处理软件研究了凝固浴质量分数、温度、喷丝头牵伸倍率对湿纺PAN初生纤维截面形状和皮芯结构的影响.实验结果表明,较高的凝固浴质量分数(70%)、较高的凝固浴温度能使双扩散比较充分,所得初生纤维截面形状规整趋于圆形,并且芯部致密无孔洞.此外,随着牵伸倍率的升高,皮层厚度降低,皮芯差异增加,牵伸倍率为负牵伸是制备皮芯差异较小初生纤维的手段之一.

关键词: 皮芯结构 , 截面形状 , 凝固浴条件 , 芯部 , 扩散

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

湿法纺聚丙烯腈纤维的截面形貌与皮芯结构的研究

葛曷一 , 王成国 , 陈娟 , 刘建军

材料导报

利用电子探针、扫描电镜研究了聚丙烯腈在湿法纺丝工艺中的横截面形貌与皮芯结构.结果表明凝固浴温度会影响初生纤维的横截面形貌与芯部结构.在较高的凝固浴浓度下,较高的凝固浴温度可使双扩散速率增加,扩散比较充分,纤维横截面形状趋于圆形,芯部空洞减少,密度提高,其原丝具有较优的物理机械性能.原丝扫描电镜分析证实,原丝为皮芯多层结构组织.

关键词: PAN , 截面形貌 , 皮芯结构 , 芯部

预氧化过程中PAN纤维皮芯结构的变化

刘杰 , 李佳 , 王雷 , 马兆昆 , 梁节英

新型炭材料

借助红外测试(FT-IR)、元素分析(EA)、扫描量热分析(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)系统研究了五种聚丙烯腈(PAN)纤维在预氧化过程中纤维皮芯结构的变化、差异、规律及其与热化学反应、结构变化的关联.结果表明:预氧化过程巾PAN纤维皮芯比的变化与纤维组成、结构和致密性等化学与物理性质密切相关.在一定预氧化条件下,皮芯比的变化与纤维热化学反应特性的差异、直径收缩率和密度的变化存在良好的对应关系.最终预氧化纤维的皮芯比与炭纤维的力学性能密切相关.

关键词: 炭纤维 , 聚丙烯腈(PAN) , 预氧化 , 皮芯结构

热处理方式对石墨纤维性能的影响

刘福杰 , 王浩静 , 范立东

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2010.06.012

研究了分步热处理对石墨纤维力学性能及微观结构的影响,并采用Raman光谱分析了石墨纤维的皮芯结构程度.结果发现:在相同处理条件下,分步热处理有利于石墨纤维拉伸强度和体密度的提高,而其对弹性模量的影响则较小.分步热处理所得石墨纤维的表面石墨化程度较低,内部石墨化程度较高,其皮芯结构因子较大,说明其均质性更好一些.因此,分步热处理有利于提高石墨纤维的致密性和均质性,从而提高其拉伸强度.

关键词: 石墨纤维 , 分步热处理 , 拉伸强度 , Raman光谱 , 皮芯结构

压缩对含β成核剂等规聚丙烯注塑样品皮芯结构的影响

卓然然 , 吴杰 , 苏磊 , 赵书俊

高分子材料科学与工程

本文对含有β成核剂等规聚丙烯的注塑样品进行压缩,研究了不同压缩比、不同压缩温度条件下,注塑样品的皮芯结构变化情况.结果表明,当注塑样品压缩比达到一定临界值时,压缩可以消除注塑样品中晶体结构的不均一性,对于注塑iPP样品来说,该值介于2和4之间;随着压缩比的增大,样品中的β晶和α晶均被进一步破坏,总结晶度降低,晶体的取向度增加;随压缩温度的升高,β晶破坏明显,而α晶含量增加,晶体取向度均略微增大.

关键词: 等规聚丙烯 , β成核剂 , 压缩 , 皮芯结构

网状和皮芯结构对生产高性能碳纤维组织演变的影响

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