中間相瀝青炭纖維在紡絲過程中微晶結(jié)構(gòu)的控制與研究.pdf

1、中間相瀝青基炭纖維因其前驅(qū)體原料成本低，且具有低膨脹系數(shù)、高模量、高熱導(dǎo)率等優(yōu)異性能，被認為極具發(fā)展?jié)摿?，在航空、航天、汽車等領(lǐng)域中作為先進復(fù)合材料的增強體有著廣泛的應(yīng)用前景。中間相瀝青基炭纖維的制備需要經(jīng)過中間相瀝青的精煉、熔融紡絲、預(yù)氧化碳化等工藝過程，由于熔融紡絲過程極大影響了中間相瀝青液晶分子的取向及排布進而影響中間相瀝青基炭纖維的結(jié)構(gòu)和性能，因此探索紡絲工藝對中間相瀝青基炭纖維結(jié)構(gòu)及性能的影響規(guī)律則尤為重要。
　　本文采

2、用族組分分析、偏光顯微分析、熱重分析、流變分析等表征方法對MP-1、MP-2兩種國產(chǎn)中間相瀝青進行表征分析，研究兩種中間相瀝青的物理化學(xué)性質(zhì)，明確兩種中間相的可紡性及可紡區(qū)間。在探索出合適的紡絲工藝條件基礎(chǔ)之上，重點研究了噴絲孔長徑比、紡絲溫度對MP-1、MP-2所紡炭纖維截面結(jié)構(gòu)形貌的影響。并以 MP-2中間相瀝青為原料，利用Taguchi正交設(shè)計方法確定了瀝青基炭纖維紡絲過程中影響纖維直徑及放射狀截面劈裂角的最主要因素及其變化規(guī)律。

3、MP-1、MP-2兩種中間相瀝青光學(xué)組織結(jié)構(gòu)都為流線型結(jié)構(gòu)，中間相含量為100％。MP-1軟化點為209℃，MP-2軟化點為243℃，兩種中間相瀝青長時間保溫之后熱穩(wěn)定性都較差，但MP-2熱穩(wěn)定性要好于MP-1。隨著噴絲孔長徑比增大，MP-1的連續(xù)可紡性先增加后減少，所紡炭纖維截面結(jié)構(gòu)均為放射狀大角度劈裂。MP-2在熔融紡絲過程中，隨著噴絲孔長徑比的增大，其連續(xù)可紡時間單調(diào)遞減，炭纖維截面結(jié)構(gòu)由放射狀大角度劈裂到中心放射邊緣無規(guī)狀到部分

4、劈裂放射狀轉(zhuǎn)變。MP-1所紡炭纖維截面結(jié)構(gòu)未隨紡絲溫度的升高而變化，為大角度放射狀劈裂結(jié)構(gòu)。隨著紡絲溫度的提高，MP-2連續(xù)可紡性增加，炭纖維的截面結(jié)構(gòu)由類放射狀結(jié)構(gòu)向放射狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，并出現(xiàn)大角度劈裂結(jié)構(gòu)。MP-1、MP-2所紡炭纖維模量都隨紡絲溫度的升高而降低，MP-2所紡炭纖維模量總體要高于MP-1。通過正交實驗，得出影響炭纖維直徑的因素按重要性排序依次是卷筒轉(zhuǎn)速，噴絲孔入口角，紡絲溫度，紡絲壓力。影響放射狀截面炭纖維劈裂角角度最顯