国家重点基础研究发展计划(2006CB605314)
- 作品数：13 被引量：93H指数：7
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- 不同表面除胶工艺对碳纤维本体结构和表面结构的影响被引量：8
- 2010年
- 采用丙酮浸泡、瞬时高温处理及氮气保护下高温处理3种工艺对碳纤维表面进行除胶处理,利用场发射扫描(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(LRS)等分析测试手段对不同除胶工艺处理的碳纤维性能进行了对比分析。结果表明,3种除胶工艺都不会破坏碳纤维的本体结构,但对碳纤维表面上浆剂的去除具有不同的效果。丙酮浸泡工艺效果不明显,瞬时高温处理在除胶的同时会破坏碳纤维的表面结构。氮气保护下高温处理工艺的设计避免了上浆剂高温裂解产物的残留,防止了碳纤维高温条件下表面性能的破坏,除胶效果最好。
- 张敏张敏朱波王成国于美杰魏晗兴
- 关键词：碳纤维上浆剂
- 碳纤维在电化学处理中的拉曼光谱研究被引量：5
- 2010年
- 采用激光拉曼光谱研究了电化学改性处理过程中聚丙烯腈基碳纤维的表面微结构变化,分析了不同处理时间下碳纤维的一级拉曼光谱特性。结果表明:碳纤维的一级拉曼光谱可以拟合为4个峰,即D(D_1),G,D_2和D_3,表征碳纤维表面微结构变化的拉曼参数主要有D线和G线的积分面积比R(I_D/I_G),D_2线与G线的积分面积比I__(D_3)/I_G,D_3线与G线比I_(D_3)/I_G以及所有无序结构积分面积总和与G线积分面积的比值I_(D_S)/I_G。电化学处理后,碳纤维表面无序度增大,D线和G线交叠度减小,R增大,I_(D_3)/I_G增大,I_(D_2)/I_G减小。随着处理时间的增加,I_(D_S)/I_G不断增大,它与R值的变化趋势基本一致,并且可以更全面表征碳纤维表面结构有序性的变化。因此,利用激光拉曼光谱可以研究电化学改性处理过程中碳纤维表面的微结构变化规律。
- 张敏张敏朱波王成国
- 关键词：拉曼光谱碳纤维微结构电化学改性
- 用SEM研究碳纤维的表面及断口形貌被引量：23
- 2010年
- 采用SEM观察不同纺丝工艺的日本和国产碳纤维的表面及断口形貌,从结构上对比分析它们的差异,结果表明,表面缺陷减少,内部致密性提高,轴向微孔尺寸减小都是碳纤维强度提高的主要原因。国产干喷湿纺碳纤维表面缺陷和内部缺陷明显减少,有助于提高纤维拉伸强度。另外,洁净的生产环境及精细加工的设备有利于碳纤维缺陷的减少,使纤维拉伸强度提高的空间变大。
- 张敏张敏朱波王成国
- 关键词：碳纤维SEM
- 聚丙烯腈预氧丝皮芯结构的影响因素与防控措施被引量：6
- 2010年
- 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。
- 于美杰王威强王启芬马婕胡秀颖王成国
- 关键词：聚丙烯腈碳纤维原丝预氧丝皮芯结构
- XRD研究沸水热处理对PAN原丝结构与性能的影响被引量：8
- 2008年
- 采用X射线衍射分析(XRD)研究了沸水热处理前后3种不同PAN原丝的凝聚态结构,并比较了它们体密度、强度、断裂伸长率等性能的变化。发现经过沸水热处理后,3种原丝的非晶散射峰所占比例均增加,结晶度降低。由于沸水热处理所采用的温度(100℃)略高于PAN原丝的玻璃化转变温度(95.78℃),在此温度下只有非晶区的分子链段可以运动,所以X射线衍射曲线的变化是由非晶区取向结构的变化引起的。该结果表明,原丝内部由微晶区、取向非晶区和无规非晶区组成;除了晶区结构外,非晶区中的有序结构对X射线衍射峰同样有一定贡献。经过沸水热处理后,由于微晶边缘有序程度下降,导致微晶的平均尺寸也略有减小。沸水热处理使PAN原丝中伸直的分子链段变为蜷曲构象,增加了链段所占据的自由体积,因此处理后原丝的体密度减小;热处理后原丝非晶区有序程度降低,导致其取向度降低,强度降低,断裂伸长率增加。
- 王启芬王成国于美杰王延相朱波
- 关键词：聚丙烯腈原丝微观结构
- 聚丙烯腈基碳纤维电化学改性机理研究被引量：7
- 2009年
- 以NH4HCO3为电解质对碳纤维和石墨纤维进行电化学改性处理,通过SEM、WAXD、XPS对比分析了电化学改性对碳纤维和石墨纤维表面及本体结构的影响。结果表明电化学处理使碳纤维表面破坏严重,轴向沟槽消失,呈现出粗糙不平的表面,石墨纤维表面的轴向沟槽加深。电化学处理后二者的本体结构没有改变。从纤维内部结构分析了碳纤维电化学改性机理,杂原子的存在使碳纤维表面更易氧化刻蚀。
- 张敏张敏朱波王成国于美杰
- 关键词：碳纤维电化学改性机理复合材料
- PAN基碳化纤维的电性能及应用被引量：2
- 2010年
- 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1.95×10-3Ω.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104～107Ω之间调整。
- 马婕王成国于美杰王启芬张敏
- 关键词：化学成分表面电阻率
- 聚丙烯腈基碳纤维皮芯结构的形成与演变被引量：9
- 2010年
- 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。
- 胡秀颖王成国王启芬卢文博王延相
- 关键词：聚丙烯腈碳纤维皮芯结构
- 由聚丙烯腈基碳纤维制备石墨烯薄膜的探索研究被引量：11
- 2011年
- 为了拓展生产石墨烯薄膜的方法,对不具有皮芯结构的T700和T300聚丙烯腈基碳纤维进行了超薄切片,分别制备了超薄切片试样BM1和BM2,借助于高分辨、XRD、拉曼光谱等表征方法对石墨烯薄膜进行了表征和研究。结果发现超薄切片石墨烯薄膜BM1和BM2相比较,BM1中碳原子网络石墨烯平面部分平直,部分扭曲,网平面上碳原子之间的距离减小,石墨烯层排列较致密并沿牵伸方向择优取向,相邻石墨烯层连贯性较好。BM1中石墨烯的结构有序化程度最高,sp2杂化碳原子的相对含量高,验证了可以采用超薄切片的物理方法由高性能碳纤维制备结构规整的石墨烯薄膜的可行性。
- 王延相刘玉兰王丽民季敏霞王成国
- 关键词：碳纤维超薄切片
- PAN基低温碳化纤维的性能及应用被引量：4
- 2010年
- 该文研制了碳化温度在600～900℃的聚丙烯腈(PAN)基低温碳化纤维,采用化学元素分析仪、广角X射线衍射仪和激光拉曼光谱仪分析了纤维的化学成分及微观结构,测试了纤维的力学及电学性能。结果表明:随着碳化温度的升高,纤维中碳元素质量分数提高,部分氮、氢、氧元素被去除;纤维线密度和断裂伸长率下降,体密度和拉伸强度上升;碳化过程中纤维内部乱层石墨结构体积分数提高,导致纤维体电阻率下降;低温碳化纤维/树脂复合涂层具有良好的防静电性能。
- 马婕王成国于美杰张敏张敏
- 关键词：碳化温度化学成分微观结构电性能
