碳纖維微觀結(jié)構(gòu)表征與性能分析.pdf

1、本文采用掃描電鏡（ SEM）、X射線衍射儀（ XRD）、拉曼光譜儀（ Raman）和透射電鏡（ TEM）對(duì)三種國(guó)產(chǎn)碳纖維T300、T700、T800和日本東麗碳纖維T700的表面微觀形貌、元素成分及含量、晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)結(jié)構(gòu)和形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并結(jié)合原子力顯微鏡（ AFM）對(duì)硬度相對(duì)大小進(jìn)行了研究，探討了其中的差異，以及這些差異對(duì)力學(xué)性能的影響，這不僅為生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)高性能碳纖維提供科學(xué)的理論指導(dǎo)，還可為制備復(fù)合材料時(shí)選擇碳纖維提供參考。

2、r>　　SEM結(jié)果表明：日本 T700斷面最接近于圓形，圓度值接近于1。國(guó)產(chǎn) T300、國(guó)產(chǎn) T700、日本 T700碳纖維的直徑均在7μm左右，而國(guó)產(chǎn) T800的直徑約為5.4μm。國(guó)產(chǎn) T300表面的溝槽深度和寬度大于國(guó)產(chǎn) T700，溝槽數(shù)量最多，國(guó)產(chǎn) T800表面只存在絲絲紋理，并且沿纖維軸向取向較好，日本 T700表面較光滑，幾乎無(wú)溝槽存在。碳纖維直徑越細(xì)，單體體積內(nèi)部存在缺陷幾率越小，其強(qiáng)度也就越大。這是國(guó)產(chǎn) T800的拉伸強(qiáng)

3、度優(yōu)于國(guó)產(chǎn) T300和 T700原因之一。溝槽的存在使得國(guó)產(chǎn) T700與樹(shù)脂基體的潤(rùn)濕性優(yōu)于日本東麗 T700，但另一方面也導(dǎo)致其拉伸強(qiáng)度低于日本 T700；四種碳纖維均含為 C、N、O、Si幾種元素，其主要化學(xué)成分均為 C（90％以上）。國(guó)產(chǎn) T300碳纖維的 C元素含量最低，N元素含量最高，其拉伸強(qiáng)度明顯低于其它三種碳纖維。
　　XRD和 Raman表明：日本 T700在微晶尺寸、堆砌層數(shù)和石墨化程度均高于國(guó)產(chǎn) T700，國(guó)產(chǎn)

4、 T800優(yōu)于國(guó)產(chǎn) T300和 T700。TEM結(jié)果表明：由國(guó)產(chǎn) T300至國(guó)產(chǎn) T800，晶格條紋趨于規(guī)整，晶相所占的比例增大，國(guó)產(chǎn) T800晶格條紋沿纖維軸有一定的擇優(yōu)取向。因此，碳纖維石墨層排列的有序程度即石墨化程度是國(guó)產(chǎn)T800>國(guó)產(chǎn)T700>國(guó)產(chǎn) T300。同理，日本 T700的石墨化程度高于國(guó)產(chǎn) T700。說(shuō)明微晶尺寸和石墨化程度對(duì)碳纖維的力學(xué)性能有著重要的影響。
　　日本 T700的硬度大于國(guó)產(chǎn) T700，三種國(guó)產(chǎn)碳