中間相瀝青纖維取向結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、中間相瀝青是制備高性能碳纖維的重要原料，通過熔融紡絲形成中間相平面大分子沿軸擇優(yōu)取向的纖維原絲，經(jīng)過預(yù)氧化、碳化、石墨化處理后轉(zhuǎn)變?yōu)檠乩w維軸向高度取向的石墨晶體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)賦予了纖維較高的軸向?qū)崧?。因此，中間相瀝青基碳纖維的導(dǎo)熱性與纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。
　　 本課題以日本AR瀝青為原料，從纖維的取向度為出發(fā)，研究碳纖維制備不同階段各工藝條件對纖維取向度的影響，尋找提高纖維取向度的方法。
　　 熔融紡絲階段主要考察了

2、紡絲壓力和收絲速率對纖維取向的影響，發(fā)現(xiàn)紡絲溫度為345℃時(shí)，壓力0.02MPa、輥筒轉(zhuǎn)速600r/min條件下，纖維取向度較高達(dá)到85.9％，直徑為14.46μm。
　　 預(yù)氧化階段考察了預(yù)氧化溫度、預(yù)氧化時(shí)間及張力作用對纖維取向的影響，發(fā)現(xiàn)溫度300℃、升溫速率1.5℃/min時(shí)預(yù)氧化條件適宜，溫度過高或升溫過快都會導(dǎo)致取向度降低;施加張力有利于提高纖維取向度，施加張力54MPa時(shí)最高達(dá)到87.54％，較未施加張力預(yù)氧化纖維

3、提高了5.6％，且預(yù)氧化過程中張力對纖維取向的作用效果在碳化及石墨化過程得到保留。
　　 碳化階段只考察了張力對纖維取向的影響，發(fā)現(xiàn)施加16MPa張力時(shí)對碳纖維取向度的提高最明顯，較未施加張力碳纖維能提高4％左右。
　　 石墨化階段考察了溫度及張力對纖維取向的影響，發(fā)現(xiàn)石墨化過程中張力對取向度的影響程度不及溫度，較高熱處理溫度有利于石墨微晶的發(fā)展，促進(jìn)纖維類石墨的亂層結(jié)構(gòu)向三維有序的石墨晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，從而提高纖維的取向度