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预炭化过程中升温速率对碳纤维结构与性能的影响
  • ISSN号:1671-4628
  • 期刊名称:北京化工大学学报(自然科学版)
  • 时间:2011.7.7
  • 页码:68-73
  • 分类:TQ342[化学工程—化纤工业]
  • 作者机构:[1]北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室,北京100029, [2]上海石油化工股份有限公司,上海200540
  • 相关基金:国家“863”计划(2006AA062382);国家自然科学基金(51073011)
  • 相关项目:单向电纺聚丙烯腈基纳米碳纤维形成中微观结构演变机制的研究
中文摘要:

借助^13C核磁共振波谱(^13C-NMR),X射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman)等表征手段,研究了预炭化过程中聚丙烯腈基热氧稳定化纤维的热化学反应以及微观结构的变化,且重点研究了预炭化过程(400-800℃)升温速率对纤维热应力、结构、力学性能的影响。结果表明:随着预炭化升温速率的提高,纤维类石墨层间距d。呈现出先减小后增大,晶区堆叠厚度£,呈现出先增大后减小的的趋势;与之相对应的纤维拉伸强度和拉伸模量则呈现出先增大后减小的变化;当升温速率达到132℃/min时,d002和,Le分别出现最小值和最大值,此时所得碳纤维的力学性能最高。

英文摘要:

The chemical reactions and microstructure evolution occurring during pre-carbonization (400 - 800 ℃ ) of thermally stabilized polyacrylonitrile (PAN) fibers have been investigated by Raman spectroscopy, XRD and ^13C-NMR, with a focus on the effects of varying the heating rate during the pre-carbonization process on the morphological structures, thermal stress and mechanical properties of the pre-carbonized fibers and carbon fibers. With increasing heating rate during pre-carbonization, the crystallite size (Le) in both pre-carbonized fibers and carbon fibers initially increased and then decreased, whilst the interlayer spacing (d002 ) showed the opposite trend. The mechanical properties of the carbon fibers showed a strong dependence on the differences in structural evolution caused by variation in heating rate during pre-carbonization. When the heating rate was 132 ℃/min, the value of Lo was a maximum and d002 was a minimum, which resulted in carbon fibers having the optimum mechanical properties.

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期刊信息
  • 《北京化工大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:北京化工大学
  • 主编:刘振宇
  • 地址:北京市北三环东路15号
  • 邮编:100029
  • 邮箱:bhxbzr@126.com
  • 电话:010-64434926
  • 国际标准刊号:ISSN:1671-4628
  • 国内统一刊号:ISSN:11-4755/TQ
  • 邮发代号:82-657
  • 获奖情况:
  • 1999年教育部优秀科技期刊二等奖,1997年第二届全国科技期刊评比三等奖,1995年全国重点高校自然科学学报二等奖,中国期刊方阵“双效”期刊,首届高校优秀科技期刊,全国石化行业优秀期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:9420