基于FT-IR的木质碳纤维原丝固化增强机理的研究

以甲醛为固化剂,盐酸为催化剂,固化处理木材液化物初纺纤维后得到木质碳纤维原丝.利用FT-IR考察了盐酸浓度、固化时间、升温速率对固化后木质碳纤维原丝化学结构变化的影响,并分析了原丝的固化增强机理.结果表明:随盐酸浓度和固化时间的增加,原丝1610～1510、1455、900～650 cm-1处吸收峰强度都逐渐降低；随升温速率的增加,原丝3423、2925 cm-1处吸收峰逐渐减弱,1610～1510、1454 cm-1处吸收峰强度先减弱后增强,1101、900～650 cm-1处吸收峰强度却明显增加.固化过程中原丝结构上的芳环与固化液中的+CH2OH离子发生的交联反应,以及酚羟基之间、酚羟基与固化液中+CH2OH离子之间发生的脱水缩合反应,促使了原丝内部网状交联结构的形成,提高了原丝的强度.     

竹材液化物碳纤维原丝优化制备工艺

为获得竹材液化物碳纤维原丝的优化制备工艺,笔者以合成剂用量、合成升温时间、合成温度以及纺丝速率作为原丝优化制备工艺的影响因素,进行正交实验。测定了不同实验条件下的原丝直径与力学性能;采用极差分析方法对实验结果进行分析讨论,得到原丝的优化制备工艺条件:纺丝速率为800r/min,合成温度为120℃,合成剂用量为5%,合成升温时间为30min。     

炭化过程中竹质碳纤维原丝微结构的变化

对炭化温度在300～1 000℃之间的竹质碳纤维原丝进行研究,结果表明:原丝在300～1 000℃之间均出现了(002)衍射峰和(100)衍射峰,且随炭化温度的升高原丝难以石墨化,但其类石墨微晶结构随着炭化温度的升高逐渐趋于规整和有序。300～600℃是原丝孔隙结构发生显著变化的区间,600～1 000℃间原丝的孔隙结构变化较小;300℃以下原丝的热失重率为5.07%,300～600℃间的热失重率达到41.20%,600～1 000℃间的热失重率仅为3.33%。     

竹质碳纤维原丝制备过程中化学基团的变化

采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)测定毛竹粉、竹材液化物、经不同合成温度合成的纺丝液以及不同稳定化时间处理制得的原丝,获得其红外光谱图谱,在此基础上进行竹质碳纤维原丝制备过程中化学基团变化的研究,进而为优质竹质碳纤维原丝的制备提供理论依据。     

国内亚砜法PAN基碳纤维的研究现状及市场分析

简要介绍了世界聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的发展历史,同时对国内PAN基碳纤维的现状进行了总结;着重分析了PAN原丝生产过程中的关键技术,并对国内PAN基碳纤维广阔市场进行了总结。     

竹材碳纤维原丝的稳定化工艺初探

以磷酸浓度、升温速率、稳定化温度以及稳定化时间作为竹材碳纤维原丝稳定化工艺的影响因素进行正交试验。测定不同试验条件下的原丝力学性能，采用极差分析方法对试验结果进行分析讨论，得出最优的稳定化工艺条件为：磷酸浓度18．5％，升温速率5℃／h，稳定化温度85℃，稳定化时间2h。     

固化过程中木质碳纤维原丝微细结构的生成演化

将杉木木粉经苯酚液化、熔融纺丝后,在甲醛、盐酸和蒸馏水组成的固化液中固化,得到木质碳纤维原丝。讨论了木质碳纤维原丝在固化过程中的表面形貌、官能团变化、微晶结构和热稳定性。得到的结论如下：①固化过程中,原丝表面保持平滑,未发生明显变化,固化升温时间达到4h后固化比较完全,原丝内部结构致密。②固化条件为3h＋2h时,苯环上的H原子开始被取代,原丝进入固化交联初阶段。升温时间达到4h后生成的亚甲基键和苯环上的羟基发生脱水缩合反应,生成C—O—C和少量C—C=O结构,交联反应加强。③不同固化阶段原丝的片层间距（d002）均稳定在0．448～0．479范围内,同时,沿c轴上的堆积高度（Lc）在1h＋2h时最小,2h＋2h时最大,2h后略微下降,随着固化时间增加,维持在0．805—0．833范围内。④固化初期原丝的热稳定性较差,在900℃失重率达99．3％;升温时间从2h到5h时,失重率从63．9％逐渐降到52．8％,原丝稳定性提高。⑤原丝中微孔的比例随固化时间的增加呈增大趋势,固化过程中有部分非微孔的孔隙向微孔转化。     

木材苯酚液化物碳纤维原丝的力学性能

该文以木材苯酚液化物为原料,加入六次甲基四胺后熔融纺丝,将熔纺纤维置于甲醛和盐酸溶液中固化处理后制成碳纤维原丝,对不同工艺条件下获得的碳纤维原丝的力学性能进行了研究。结果表明,原丝的拉伸强度随收丝辊转速和固化处理时间的增加而显著增大;在盐酸浓度15%、固化升温速率15℃/h时,拉伸强度和模量达到最大值;原丝的拉伸模量与其拉伸强度的变化趋势基本一致。在收丝辊转速72 r/min、固化液盐酸浓度185%、固化升温速率10℃/h和固化时间4 h条件下,制备出拉伸强度、拉伸模量分别为356 MPa和31 GPa的木材苯酚液化物碳纤维原丝。