中間相瀝青基炭纖維輕度氧化的研究.pdf

1、中間相瀝青基炭纖維(MPCF)因其前驅(qū)體原料成本低，且具有高模量、高熱導(dǎo)率、低膨脹系數(shù)等優(yōu)異性能，在宇航工程、汽車工業(yè)、新能源領(lǐng)域、文體娛樂和土木建筑等方面形成了一個舉足輕重的新型材料體系，廣泛地應(yīng)用在炭纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料和炭/炭復(fù)合材料中。但是，炭纖維含碳量在95％以上，表面呈現(xiàn)化學(xué)惰性，影響炭纖維與基體之間的界面鍵合。另一方面，在一定溫度的氧化性氣氛中，炭纖維和炭/炭復(fù)合材料會發(fā)生氧化反應(yīng)，并且隨著溫度的升高，氧化反應(yīng)的速度加快

2、，致使炭材料的強(qiáng)度降低，性能退化。因而研究炭纖維的在CO2氣氛中的氧化行為及氧化對炭纖維表面結(jié)構(gòu)的影響，對炭纖維應(yīng)用具有重要的意義。
　　本文借助熱重分析(TGA)對比研究了不同結(jié)構(gòu)和不同炭化溫度的炭纖維在CO2氣氛中的氧化過程，并結(jié)合SEM、XRD、RAMAN等對氧化處理前后炭纖維表面的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征和分析。
　　實驗表明，中間相瀝青基炭纖維的在CO2氣氛中的氧化特性與其宏觀結(jié)構(gòu)和微晶參數(shù)密切相關(guān)。結(jié)構(gòu)完整的炭纖維具

3、有更好抗氧化能力，L。值越大，d002越小，其抗氧化性能越好。MPCF-1由于具有較完整的石墨微晶結(jié)構(gòu)，MPCF-1的抗氧化能力最強(qiáng)，MPCF-3雖然晶體結(jié)構(gòu)較MPCF-2完整，但是MPCF-3結(jié)構(gòu)存在大量的劈裂，故表現(xiàn)出較差的抗氧性。
　　中間相瀝青基炭纖維在CO2中氧化符合零級反應(yīng)，三種炭纖維的氧化活化能分別338.60KJ/mol、219.06K J/mol和192.82KJ/mol。氧化會導(dǎo)致炭纖維表面形貌及有序度發(fā)生變化