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沥青基碳纤维的显微结构

各向同性沥青基碳纤维在结构上存在着不均匀性,既存在着有序排列程度较高的晶区,又存在着有序程度较低的非晶区。晶区由无规取向的片状微晶组成,微晶之间相互缠绕,并通过分叉形成网状结构。由发展不充分的微晶或无定形碳组成的  (本文共6页) 阅读全文>>

北京化工大学
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石油渣油制备可纺中间相沥青的研究

中间相沥青(Mesophase pitch, MP)是石油渣油、煤焦油、纯芳烃化合物等在热处理(液相碳化)过程中,由于分子间发生断键、脱氢、缩聚等一系列化学反应,而逐步形成的向列型液晶相化合物。中间相沥青特有的取向排列芳香大分子片层结构使其具有优异的物理化学性能,是许多高性能碳材料的制备原料,被广泛应用于航空航天、国防军工、新能源、交通、土木建筑等领域。本文以石油渣油为原料,择优采用两种加压-真空热缩聚实验方案来制备中间相沥青,研究中间相沥青的结构、性能以及纺丝工艺条件;同时选取可纺性能良好的中间相沥青为原料,制备了中间相沥青基碳纤维和石墨纤维,并重点研究了纺丝条件和预氧化条件对中间相沥青碳纤维和石墨纤维力学性能的影响。本文的主要研究工作如下:1、以石油渣油为原料,采用直接加压-真空热缩聚法制备了软化点为272℃,中间相含量为95%,可纺性良好的中间相沥青MP-1。将石油渣油用甲苯进行溶剂处理后,再进行加压-真空热缩聚制备了不同...  (本文共83页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
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中间相沥青纤维预氧化、碳化及其表征的研究

本文采用热重分析(TG)研究了本实验室自制油系中间相沥青(MP)及日本萘系中间相沥青(AR)纤维的氧化稳定化过程;采用纤维单丝拉伸强度仪、扫描电镜(SEM)、激光拉曼光谱(Raman)、微欧计研究了预氧化、碳化、石墨化等热处理工艺对(MP)碳纤维力学性能、显微结构、导电导热性能的影响规律。重点研究了升温速率、氧化终温及恒温时间对纤维氧化进程的影响,并在恒温氧化TG曲线的基础上分别建立了直径为15μm、22μm、29μm的MP纤维的氧化增重与反应时间及温度的动力学方程。研究结果表明:MP纤维在230°C~290°C空气中恒温氧化6h时稳定化能够完成,而且纤维的氧化增重量△w与反应时间t0.3能很好的满足线性关系,通过拟合计算确立了纤维氧化增重量与时间及温度的动力学模型。该动力学模型可相当准确地描述直径为15~29μm的MP纤维在恒温空气条件下氧化增重的进程,包括完成稳定化。以上三种直径MP纤维的活化能分别为24kJ/mol、25k...  (本文共71页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
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Mg含量对沥青基碳纤维增强铝复合材料组织及物理性能的影响

本文以星载雷达基板的实际需求为背景,设计并制备了基体分别为Al-0Mg、Al-6.5Mg、Al-8.5Mg的三种P100/Al复合材料,系统研究了Mg含量对复合材料的组织及物理性能的影响规律。P100沥青基碳纤维的石墨化度为88%-91%,明显高于高强度T系列碳纤维和高模量M系列碳纤维,可表现出远高于PAN基碳纤维的热导率。本文主要分析了沥青基碳纤维横向纹理对纤维性能的影响,并模拟计算了基体中Mg含量对复合材料界面反应物生成的影响。润湿性研究表明:由于Mg元素对Al_4C_3生成的抑制作用,碳纤维与合金的界面由C缓慢转变为C+Al_4C_3,从而使Al-Mg合金在碳纤维上的瞬时润湿角逐渐降低,润湿过程呈现典型的“递减铺展现象(DRS)”。制得的Cf/Al复合材料中没有观察到比较明显的裂纹或孔洞等宏观缺陷。复合材料增强体与基体间界面清晰,并结合良好。Cf/Al复合材料界面处生成物主要为Al_4C_3相,随基体中Mg含量的提高,界面...  (本文共98页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京化工大学
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熔融纺丝制备高性能中空沥青基碳纤维

碳纤维具有耐高温、低密度、高比强度和比模量及耐腐蚀等诸多优异的性能,碳纤维复合材料广泛地应用于航空航天、国防及现代工业等领域,具有重要的战略意义。1.本文以AR中间相沥青为原料,通过对其元素分析、红外光谱分析、热台偏光显微镜观察及流动特性测试等,确定其组成及结构,分析加热过程中其形态结构变化,进行可纺性分析,发现AR中间相沥青是制备中间相沥青碳纤维极佳的原料。利用单孔熔融纺丝机,C形喷丝板制备中空沥青纤维,对纺丝工艺进行了系统研究。结果表明:纺丝温度、纺丝压力和收丝速度对沥青纤维截面的中空度均有影响。在保证沥青可纺性的前提下,应尽可能在低温、低压、高收丝速度的条件下熔融纺丝,可以得到结构较好的沥青纤维。经过优化工艺,356℃、0.04MPa、750r·min-1的条件下熔融纺丝制得中空度50%的碳纤维,通过扫描电镜(SEM)观察,炭纤维的横截面呈洋葱皮结构。2.利用Y形喷丝板制备出具有高中空度的沥青纤维,对其形成原因进行了推测分...  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
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沥青基碳纤维单丝的拉伸特性与纤维结构的研究

碳纤维的机械性能是由其结构决定的。目前,碳纤维的强度和模量远低于其理论值。特别是沥青基碳纤维的强度,普遍低于聚丙烯聚丙烯腈基碳纤维。因此,为了了解沥青基碳纤维强度低的原因,本研究采用扫描电镜(SEM)对中间相沥青基碳纤维单丝拉伸测试后的断面形貌进行了系统的观察,并考察其与强度的对应关系,以探究中间相沥青基高性能碳纤维的断裂形貌与强度的关系,为了解中间相沥青基碳纤维的断裂机理及提高强度性能提供有价值的线索。最后,本研究对脆性碳纤维采用视频测试模量的方法进行了探索。研究结果表明:与常见的聚丙烯腈基碳纤维以及陶瓷纤维不同,高性能中间相沥青基碳纤维拉伸断面可观察到清晰的片层结构,表现出一种高度可辨的断口形貌,主要是由于其具有远距离晶体和缺陷的内在结构。观察分析中间相沥青基碳纤维辐射状结构纤维的断面形貌主要分为:平整型,台阶型,山峰型,局部破碎型以及碎片型五种。碳纤维强度随断裂形貌而变化,其中平整型具有最低的断裂强度,台阶型稍高于平整型。...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>