中間相瀝青基炭纖維（Mesophase pitch-based carbon fiber, MPCF）因其低密度、高模量、高熱導(dǎo)率等優(yōu)異性能被廣泛應(yīng)用于宇航、汽車、軍工、電子器件、生物、能源等多個領(lǐng)域。但是與PAN基炭纖維相比,中間相瀝青基炭纖維的抗拉和抗壓強度較低,不僅使其制備過程變得困難,還嚴(yán)重影響了它的更廣泛的應(yīng)用。所以一種在提高中間相瀝青基炭纖維力學(xué)性能的同時又不會影響到其傳導(dǎo)性能和模量的方法很值得期待。石墨烯作為近年來研究的熱點,有極好的強度,單層石墨烯的導(dǎo)熱率接近理論值,但是目前還難以單獨宏觀使用,大部分情況下是作為填料使用。我們以石墨烯作為填料,中間相瀝青為主要原料制備石墨烯/中間相瀝青基復(fù)合纖維。通過溶液法混合不同比例（0%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%）的石墨烯和中間相瀝青,用平板流變儀分析其流變性能,發(fā)現(xiàn)中間相瀝青的儲能模量、損耗模量、損耗系數(shù)和粘度均隨著溫度的升高而降低,流動性增強,并在320℃附近開始出現(xiàn)低粘平穩(wěn)區(qū)；且同一溫度下中間相瀝青的粘度隨著石墨烯含量的增加而增大。然后根據(jù)以上對中間相瀝青流變性能的分析,確定紡絲溫度區(qū)間并進行熔融紡絲、不熔化、... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 炭纖維的分類
    1.3 瀝青基炭纖維的發(fā)展
        1.3.1 國外瀝青基炭纖維的發(fā)展概況
        1.3.2 國內(nèi)瀝青基炭纖維的發(fā)展概況
    1.4 中間相瀝青基炭纖維的制備
        1.4.1 中間相瀝青的形成與制備
        1.4.2 熔融紡絲
        1.4.3 不熔化
        1.4.4 炭化
        1.4.5 石墨化
    1.5 中間相瀝青基炭纖維的結(jié)構(gòu)與性能
    1.6 復(fù)合炭纖維研究現(xiàn)狀
    1.7 選題的背景和研究內(nèi)容
        1.7.1 選題的背景
        1.7.2 本課題研究的內(nèi)容
第二章 材料與方法
    2.1 原材料
    2.2 實驗儀器與測試設(shè)備
    2.3 樣品制備
        2.3.1 石墨烯的制備
        2.3.2 復(fù)合纖維的制備
    2.4 分析方法
        2.4.1 掃描電子顯微鏡
        2.4.2 高分辨透射電子顯微鏡
        2.4.3 X射線衍射儀
        2.4.4 熱重分析測試儀
        2.4.5 單絲強力儀
        2.4.6 旋轉(zhuǎn)流變儀
        2.4.7 單絲電阻率和熱導(dǎo)率的測試
        2.4.8 取向度的測試
        2.4.9 激光拉曼光譜分析測試
第三章 中間相瀝青基復(fù)合炭纖維的制備
    3.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)分析
        3.1.1 XRD分析
        3.1.2 SEM和HRTEM分析
    3.2 添加石墨烯后中間相瀝青可紡性評價
        3.2.1 熱穩(wěn)定性能分析
        3.2.2 流變性能分析
    3.3 不熔化工藝條件對纖維性能的影響
        3.3.1 不熔化升溫速率
        3.3.2 不熔化最終溫度
    3.4 熱處理溫度對纖維結(jié)構(gòu)和性能的影響
        3.4.1 HRTEM分析
        3.4.2 拉曼光譜分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 石墨烯對復(fù)合纖維的制備與結(jié)構(gòu)性能的影響
    4.1 石墨烯的添加對不熔化過程的影響
    4.2 石墨烯對復(fù)合纖維結(jié)構(gòu)與性能的影響
        4.2.1 截面結(jié)構(gòu)
        4.2.2 力學(xué)性能
        4.2.3 傳導(dǎo)性能
        4.2.4 晶體結(jié)構(gòu)
        4.2.5 取向度
    4.3 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
導(dǎo)師和作者簡介
北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書


【參考文獻】：
期刊論文
[1]低軟化點可溶性中間相瀝青的制備[J]. 李曉煒,馬兆昆,宋懷河,陸彥江,趙永華.  炭素技術(shù). 2014(02)
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[3]高導(dǎo)熱中間相瀝青基炭纖維的微觀結(jié)構(gòu)分析[J]. 袁觀明,李軒科,董志軍,周婧,崔正威,從野,張中偉,王俊山.  功能材料. 2011(10)
[4]萘基中間相瀝青制備碳纖維[J]. 伍孝,林源,余洋,永學(xué)鍵,史景利,劉朗.  化工新型材料. 2011(06)
[5]紡絲工藝對帶形中間相瀝青基石墨纖維取向結(jié)構(gòu)及熱導(dǎo)率的影響[J]. 馬兆昆,劉朗,劉杰.  無機材料學(xué)報. 2010(09)
[6]炭化溫度對中間相瀝青基炭纖維性能的影響[J]. 路忠躍,遲偉東,沈曾民,劉輝,于建民.  北京化工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2008(01)
[7]紡絲溫度對新型高導(dǎo)熱碳材料性能的影響[J]. 馬兆昆,史景利,劉朗,郭全貴,翟更太.  宇航材料工藝. 2006(05)
[8]瀝青基碳纖維的發(fā)展和應(yīng)用[J]. 馬運志.  山東紡織經(jīng)濟. 2006(03)
[9]中間相瀝青基泡沫炭的制備及性能[J]. 閆曦,史景利,宋燕,郭全貴,劉朗.  宇航材料工藝. 2006(02)
[10]中間相瀝青不熔化纖維自燒結(jié)制備高傳導(dǎo)性炭材料研究[J]. 馬兆昆,史景利,劉朗,宋進仁,郭全貴,翟更太.  新型炭材料. 2005(03)

碩士論文
[1]中間相瀝青基碳纖維預(yù)氧化及炭化過程中結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變規(guī)律的研究[D]. 孫進.北京化工大學(xué) 2013



本文編號：3161424