氣相生長碳纖維的初步研究.pdf

1、氣相生長碳纖維具有高強度、高模量、高導熱、低密度等優(yōu)良的綜合性能，在航天航空、汽車、電子、醫(yī)療衛(wèi)生以及體育設施等領域都有著十分廣闊的應用前景，是近年來各國積極研制開發(fā)的一種新型碳材料。但到目前為止，國內(nèi)在此方面的研究進展緩慢，生產(chǎn)尚無報道。為縮短與國外在此領域的差距，急需制備高性能的新型碳纖維以滿足各領域?qū)Ω咝阅懿牧系囊蟆?本文通過對催化劑的選擇、超細催化劑顆粒的合成、設備的改進以及實驗工藝條件的設定等方面的研究，成功地生長出

2、了一定尺寸的碳纖維，并對實驗所得碳纖維進行提純處理和表面改性，得到了純凈的氣相生長碳纖維。還對纖維生長的機理進行了初步探討。 氣相生長碳纖維的生長過程受多種條件的制約，如催化劑、載氣、流量配比、爐內(nèi)壓力、反應溫度、反應時間以及基板材質(zhì)等。結(jié)果表明在采用基板法生長碳纖維工藝條件下，在所選催化劑(氯化鐵、硫酸鐵、硫化亞鐵和二茂鐵)中，硫化亞鐵的催化效果最佳。通過超聲均相沉淀法，制備出了直徑約為40～50nm的硫化亞鐵顆粒，并用此催化

3、劑生長出了直徑為5～8um的氣相生長碳纖維，生長效果良好。而改變此催化劑布置方式，采用“沸騰式”生長方式，則可得到納米碳纖維。以氬氣代替氫氣作載氣同樣可以生長出質(zhì)量較好的碳纖維，且當丙烯與載氣之比為2：1，爐內(nèi)壓力為4200kPa時，基板上生長的纖維數(shù)量最多，所含無定形碳最少。另外根據(jù)實驗設備條件、丙烯裂解特點，溫度設定在1000℃，反應時間控制在3～4h可達到原料的最佳利用效果。 此外，采用液相氧化法結(jié)合靜止空氣氧化法，在實現(xiàn)