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188宝金博页面版: 预氧丝皮芯结构的形成及其对碳纤维强度影响的研究

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内容提示: 研究论文F ib e r R e se a r c h预氧丝皮芯结构的形成及其对碳纤维强度影响的研究张国良, 郭鹏宗, 李怀京, 席玉松。 李艳华( 中复神鹰碳纤维有限责任公司, 江苏连云港2220 69 )摘要: 通过分析原丝的热力学性能和机械性能, 研究了预氧丝皮芯结构形成的因素, 了解了预氧丝皮芯结构和预氧丝密度与碳纤维拉伸强度之间的关系。关键词: 聚丙烯腈原丝; 皮芯结构; 预氧丝; 拉伸强度; 碳纤维中图分类号: T Q 342. 7 42文献标识码: A文章编号: 10 0 1- 7 0 54 ( 20 10 )12—0 0 30 - - 0 4碳纤维具有高比强度、 高比模量、 耐高温等综合的优异性能, 是航空航天领域的重要结构材料。预氧化是碳纤维生产过程中的关键环节。 在预氧化过程中, ...

文档格式:PDF | 页数:4 | 浏览次数:43 | 上传日期:2014-01-25 21:41:38 | 文档星级:
研究论文F ib e r R e se a r c h预氧丝皮芯结构的形成及其对碳纤维强度影响的研究张国良, 郭鹏宗, 李怀京, 席玉松。 李艳华( 中复神鹰碳纤维有限责任公司, 江苏连云港2220 69 )摘要: 通过分析原丝的热力学性能和机械性能, 研究了预氧丝皮芯结构形成的因素, 了解了预氧丝皮芯结构和预氧丝密度与碳纤维拉伸强度之间的关系。关键词: 聚丙烯腈原丝; 皮芯结构; 预氧丝; 拉伸强度; 碳纤维中图分类号: T Q 342. 7 42文献标识码: A文章编号: 10 0 1- 7 0 54 ( 20 10 )12—0 0 30 - - 0 4碳纤维具有高比强度、 高比模量、 耐高温等综合的优异性能, 是航空航天领域的重要结构材料。预氧化是碳纤维生产过程中的关键环节。 在预氧化过程中, 纤维结构发生根本性转变, 纤维由线性分子链结构转变为耐热的梯形结构, 并伴随一些小分子物质的产生[ k 21。 在此过程中, 纤维结合大量的氧, 而在随后的碳化过程中氧又以C O : 、 H 20 等形式被脱除, 所以在由原丝变为碳丝的环节中起了十分重要的作用。 预氧化的均匀性和预氧化程度的高低决定着碳纤维性能的好坏, 皮芯结构是预氧化过程中急需解决的一道难题131。 本文探索了原丝性能与皮j卷结构的关系, 以及皮芯结构对碳纤维性能的影响。1实验1. 1原料本实验采用的原丝均为中复神鹰碳纤维有限责任公司生产, 采用丙烯腈和衣康酸二元共聚物,经溶液聚合与湿法纺丝获得。 原丝的性能见表1。1. 2预氧化和碳化过程本实验的预氧化和碳化处理是在中复神鹰中试线上进行的。 预氧化温度在200—300℃之|’ 甘J, 采收稿日期: 20 10 - 0 7 —29 修回日期: 20 10 - 0 8 —30作者简介: 张国良( 19 56~). 湖北省黄梅县人, 大学学历. 教授级高工. 连云港鹰游集团董事长. 中复神鹰碳纤维有限公司董事长。30 合成纤维S F O2 0 10 N o . 12万方数据表1原丝性能表原够规格/ 单蝗纤 抗拉强 蒸汽拉 断裂伸溶剂残留原丝密度,编号K度, d rex, 3/cN伸倍数长率/%: m ixl0"6( eC cm ')P l31. 227llll3 0 0I. 18I)26O . 66IO151220 01. 19P 312J. 226llll10 0 0J. J7用梯度升温, 温度梯度根据预氧化反应剧烈程度不同而前期大后期小。 预氧化时间在4 5. 6 0 ra in 之问。 预氧化纤维随后进行二段碳化处理, 温度分别为4 0 0 —8 0 0 ℃和10 0 0 —14 0 0 ℃, 采用高纯氮气保护。 高温碳化处理后的纤维经上胶、 烘干后卷绕于轴上, 供实验分析用。1. 3测试1. 3. 1热性能测试采用上海精密科学仪器有限公司生产的C R Y —lP 型差示扫描量热仪( I)S C )。 样品经丙酮洗涤并烘干后, 剪成2m ill左右的短纤维, 称5m g 左右,以5。 C /ra in 的升温速率, 在空气气氛中进行测试。1. 3. 2皮芯结构观察在一束纤维中。 tl,部分进行树脂包埋。 待树脂固化后, 把包埋有纤维的树脂切成截面为正方形的小块, 然后在美国R M C 公司生产的b it9 9 0半自动超薄切片机上切成厚度为0. 5岬的薄片。在光学显微镜下观察纤维横截面的结构并拍照, 放大倍数为l 0 0 0 倍。 皮层和芯部的横截面面积比作为衡量皮芯结构的指标14 1。

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