一步法制備碳-碳復(fù)合材料.pdf

1、本文通過(guò)熔融紡絲制得瀝青纖維，采用一步成型工藝研究制備出高性能的C/C復(fù)合材料，簡(jiǎn)化工藝、縮短周期、提高了制備C/C復(fù)合材料的效率，降低了生產(chǎn)成本，進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：1、以日本AR中間相瀝青為原料，通過(guò)對(duì)其元素分析、紅外光譜分析、熱臺(tái)偏光顯微鏡觀察及流動(dòng)特性測(cè)試等，確定其組成及結(jié)構(gòu)，分析加熱過(guò)程中其形態(tài)結(jié)構(gòu)變化。利用單孔熔融紡絲機(jī)制備瀝青纖維。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，AR中間相瀝青在360℃時(shí)具有較好的可紡性。在保證瀝

2、青可紡性的前提下，應(yīng)盡可能在低溫、低壓、高收絲速度的條件下熔融紡絲，可以得到結(jié)構(gòu)與性能較好的瀝青纖維。瀝青纖維不熔化處理后，氧含量為7.25％時(shí)，制得的炭纖維拉伸強(qiáng)度最大，為2.246Gpa。通過(guò)掃描電鏡(SEM)觀察，炭纖維的橫截面呈洋蔥皮及洋蔥皮-輻射混合型結(jié)構(gòu)。 2、采用熔融混合法、球磨混合法將化學(xué)處理后的多壁碳納米管(MWNTs)及未經(jīng)化學(xué)處理的MWNTs分散到中間相瀝青中，通過(guò)熔融紡絲、不熔化、碳化處理制得了納米炭復(fù)合

3、纖維。結(jié)果表明，濃硝酸處理使碳納米管上形成了羧基官能團(tuán)，并且改善了其在基體中的分散性，提高了與基體的粘接強(qiáng)度。濃酸處理的MWNTs比未經(jīng)處理的而制得的納米炭復(fù)合纖維，力學(xué)性能有了顯著的提高，并且碳納米管的加入改變了瀝青纖維的微觀結(jié)構(gòu)，其斷面呈現(xiàn)亂層結(jié)構(gòu)。 3、中間相瀝青纖維經(jīng)過(guò)不熔化處理后，采用一步氧化、炭化模壓成型工藝，制得C/C復(fù)合材料，并對(duì)其結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)表明，一步法制備C/C復(fù)合材料的過(guò)程中，存在最佳的氧化處