聚丙烯腈纖維熱應(yīng)力與碳纖維結(jié)構(gòu)及性能的關(guān)聯(lián)性

編號(hào)：FTJS03870

篇名：聚丙烯腈纖維熱應(yīng)力與碳纖維結(jié)構(gòu)及性能的關(guān)聯(lián)性

作者：劉杰； 禹化果； 薛巖； 梁節(jié)英；

關(guān)鍵詞：聚丙烯腈； 碳纖維； 預(yù)處理； 熱應(yīng)力； 聚集態(tài)結(jié)構(gòu)； 力學(xué)性能；

機(jī)構(gòu)： 北京化工大學(xué)有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；

摘要： 針對(duì)二元共聚聚丙烯腈(PAN)纖維的熱應(yīng)力和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),借用差示掃描量熱分析(DSC)、廣角X射線衍射(WAXD)、紅外光譜(FT-IR)等表征手段研究了預(yù)處理階段(180C)纖維熱應(yīng)力變化與最終碳纖維結(jié)構(gòu)及性能的關(guān)聯(lián)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)于取向度較高,但熱應(yīng)力較大的二元共聚PAN纖維,在180C進(jìn)行適當(dāng)?shù)膽?yīng)力松弛處理有利于最終碳纖維力學(xué)性能的提高。進(jìn)一步的分析表明,隨著預(yù)處理階段纖維熱應(yīng)力的降低,PAN纖維內(nèi)部準(zhǔn)晶區(qū)的取向度逐漸下降,而纖維的環(huán)化反應(yīng)活化能明顯降低,相對(duì)環(huán)化率逐漸增大,相應(yīng)碳纖維中類石墨晶體的層間距呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì),類石墨晶體的堆疊厚度則是先增大后減小;與之對(duì)應(yīng)的碳纖維的拉伸強(qiáng)度以及拉伸模量也呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。綜合研究結(jié)果表明:對(duì)二元共聚PAN纖維進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒釕?yīng)力松弛處理可有效改善最終碳纖維結(jié)構(gòu)參數(shù),提高其力學(xué)性能。