炭化氣場壓力對PAN基碳纖維聚集態(tài)結構和力學性能的關聯(lián)性研究

編號：CPJS02781

篇名：炭化氣場壓力對PAN基碳纖維聚集態(tài)結構和力學性能的關聯(lián)性研究

作者：劉杰； 牛鵬飛； 薛巖； 梁節(jié)英；

關鍵詞：聚丙烯腈； 氣場壓力； 微孔結構； 微晶結構； 碳纖維；

機構： 北京化工大學碳纖維及功能高分子教育部重點實驗室；

摘要： 采用小角X射線散射(SAXS),廣角X射線衍射(WAXD),氣相色譜(GC),掃描電子顯微鏡(SEM)等表征手段,定量探討了炭化氣場壓力對PAN基碳纖維聚集態(tài)結構及其力學性能的影響。結果表明:PAN基碳纖維密度及其晶區(qū)含量與炭化氣場壓力(P0)具有顯著關聯(lián)性,三者同步提升,趨勢明顯。SAXS和WAXD研究分析表明:氣固相反應體系內的熱量傳遞和釋放對PAN基碳纖維微晶結構和微孔結構的形成影響顯著,炭化氣場微正壓實現(xiàn)熱量的有效傳遞的及時釋放,有利于小晶粒的形成,并對孔隙的形成具有抑制作用。保持氣場壓力(P0)為30Pa,所得PAN基碳纖維的微孔尺寸(4.36nm)和微晶尺寸(1.34nm)最小,孔隙率(14.4%)最低,此時拉伸強度(3.96GPa)最高,較常壓和高壓條件下制備的PAN基碳纖維最高提升了15.8%。