發(fā)布時(shí)間：2022-01-19 01:04

　　碳纖維灰分是碳纖維經(jīng)800～1000℃高溫氧化后的殘余物質(zhì),其熱分解前以雜質(zhì)元素的形式存在于碳纖維中,對(duì)碳纖維力學(xué)性能和其制品的耐燒蝕性能均會(huì)存在一定的影響。目前恒神T700S碳纖維灰分含量0.21%,尚無法達(dá)到客戶要求,也與市場(chǎng)水平存在一定差距。本文采用電感耦合等離子發(fā)射光譜、X射線光電子能譜、紅外光譜、熱重分析儀、納米粒度儀等測(cè)試表征手段,研究了碳纖維灰分的形成機(jī)理,對(duì)比分析了不同種類油劑的基本特性及其對(duì)碳纖維灰分的影響規(guī)律,并在此基礎(chǔ)調(diào)整優(yōu)化自產(chǎn)油劑的特性;分析了生產(chǎn)線紡絲工藝對(duì)碳纖維灰分的影響規(guī)律同時(shí)加以改善;并將此兩部分的研究成果應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)線,最終實(shí)現(xiàn)了低灰分碳纖維的生產(chǎn)制備。研究結(jié)果表明:1、碳纖維灰分以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在于碳纖維中,并在碳纖維表面有富集現(xiàn)象,其主要產(chǎn)生環(huán)節(jié)為紡絲過程的上油工藝,是含硅油劑經(jīng)過一系列熱處理后的產(chǎn)物。2、外購A、B、C和自產(chǎn)D油劑的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),四款油劑均為硅氧烷類油劑,熱分解溫度和熱分解殘留不同;而且油劑種類對(duì)碳纖維灰分的影響具有以下規(guī)律:熱分解殘留高、對(duì)原絲涂覆能力好的油劑品種,對(duì)應(yīng)碳纖維的灰分含量低;粒徑大的油劑品種對(duì)應(yīng)碳纖... 

【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

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－丨ＰＡＮ基碳纖維的主要生產(chǎn)工序??

?第？章緒論???ｎ?／〇７?〇Ｔ??「１丄ｙ／??Ｃｙ＾／?ｌｙ７／??圖１－３濕法紡絲、Ｔ濕法紡絲示意圖??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｗｅｔ?ｓｐｉｎｎｉｎｇ?ａｎｄ?ｄｒｙ?ｊｅｔ?ｗｅｔ?ｓｐｉｎｎｉｎｇ??干噴濕法紡絲對(duì)比濕法紡絲制得的ＰＡＮ原絲及碳纖維最大的不同表現(xiàn)在纖維表??面的物理形貌上，千噴濕法的原絲及碳纖維表面光滑無溝槽如圖丨－４，濕法紡絲的ＰＡＮ??原絲及碳纖維表面布滿不同程度深淺的溝槽。??■ＤＭ??圖丨－４干噴濕紡碳纖維和濕紡碳纖維掃描電鏡照片??Ｆｉｇ．１－４?ＳＥＭ?ｏｆ?ｔｗｏ?ｔｙｐｅｓ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒ??１．１．３碳纖維的預(yù)氧化及碳化??預(yù)氧化過程是碳纖維生產(chǎn)工序中占時(shí)最長(zhǎng)，耗能也相對(duì)最高的，并且也是制得高??性能碳纖維一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。這一工序決定了碳纖維的收率以及性能指標(biāo)，影響??著碳纖維的質(zhì)量以及產(chǎn)量。ＰＡＮ原絲預(yù)氧化的目的是，通過ＰＡＮ與氧的化學(xué)反應(yīng)使??ＰＡＮ纖維的熱穩(wěn)定性提高，纖維在后續(xù)的碳化階段可以耐受極高的溫度而不燒斷、不??熔化而且能夠保持穩(wěn)定的纖維狀態(tài)。原絲在預(yù)氧化過程是化學(xué)變化的環(huán)化、脫氫及氧??化反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行（圖１－５），以及物理上的收縮、結(jié)晶取向度增加等［２＼??５??

?第？章緒論???—?＾ＴＹＹＹ＾??Ｉ?！?ｈ?—?１?＼Ａｒ＼??Ｊ?ｃ＞ｄｉ￡４ｉｉ？??ｉ?．ｋ丄人＇?一＂??＊??：ｒｉＶｒ?細(xì)??ｉ〇＾ｌ?Ｉ??＾?Ｓ?ｏ＾ｖｉｒｌ??ｎ、，、??Ｎ??圖１－６?ＰＡＮ聚合物的環(huán)化機(jī)理??Ｆｉｇ．１－６?Ｃｙｃｌｉｚａｔｉｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｉｎ?ｐｒｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ＰＡＮ－ｂａｓｅｄ?ｆｉｂｅｒｓ??碳化的作用是把預(yù)氧化纖維內(nèi)的非碳元素去除掉，剩余的碳元素以石墨晶格的方??式排列，形成亂層石墨結(jié)構(gòu)，在這一變化的過程中，碳元素逐步富集，其他元素逐步??脫除，經(jīng)過碳化工序后可以制得９０％以上碳含量的碳纖維。碳化也是一個(gè)非常復(fù)雜的??化學(xué)反應(yīng)過程，部分化學(xué)反應(yīng)如圖１－７。??Ｗ－搬??？ｈｃｘ?碼??人人Ｎ人人??圖１－７碳化過程ＰＡＮ纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變??Ｆｉｇ．?１－７?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｄｕｒｉｎｇ?ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ?ｉｎ?ｐｒｅｏｘｉｄｉｚｅｄ?ＰＡＮ?ｆｉｂｅｒｓ??７??

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3595927