高溫熱處理制備國產(chǎn)PAN基高模量炭纖維的研究.pdf

1、高模量炭纖維作為炭纖維家族中重要一員,具有高比模、低膨脹系數(shù)、高尺寸穩(wěn)定性、耐熱等優(yōu)良性能,廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、國防建設(shè)和國民經(jīng)濟中。而關(guān)于國產(chǎn)高模量聚丙烯腈(PAN)基炭纖維的研究較少。實現(xiàn)高模量聚丙烯腈基炭纖維國產(chǎn)化具有重要的意義。
　　 本文選用國產(chǎn)聚丙烯腈原絲,在已實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)上的炭化線上進行炭化,制得聚丙烯腈基炭纖維。并以此為原材料,在不同形式的石墨化爐中,對浸硼酸處理和未浸硼酸處理的炭纖維進行高溫熱處理。采用X射線衍射、

2、激光拉曼光譜、掃描電子顯微鏡等測試手段研究了國產(chǎn)聚丙烯腈基炭纖維在高溫熱處理過程中力學性能與結(jié)構(gòu)的變化和關(guān)系,并探討硼對國產(chǎn)聚丙烯腈基炭纖維石墨化的促進作用。
　　 實驗結(jié)果表明,未浸硼處理的炭纖維在兩種不同的石墨化爐中進行高溫熱處理,均能提高炭纖維的拉伸模量,并且隨著最終石墨化溫度的提高炭纖維的拉伸模量增加,而炭纖維的拉伸強度逐漸降低。2500℃高溫熱處理后,炭纖維的拉伸模量為413GPa,拉伸強度為1.49GPa。
　

3、　 浸硼酸處理的炭纖維通過高溫熱處理后,隨著最終熱處理溫度的提高,浸硼酸處理的炭纖維的拉伸模量逐漸增加,拉伸強度逐漸降低。浸硼炭纖維在2500℃高溫熱處理后,炭纖維的拉伸模量為460GPa,拉伸強度為1.60GPa。比較兩種不同石墨化方法,浸硼炭纖維的模量明顯比未浸硼炭纖維的高;而且浸硼炭纖維的強度下降要比未浸硼炭纖維要慢。
　　 隨著熱處理溫度的提高,炭纖維的石墨微晶d002逐漸降低,微晶尺寸La和Lc逐漸增加,石墨化程度逐