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文檔簡介
1、中間相瀝青基碳纖維(MPCF)以其價廉、高模等特點在碳纖維大家庭中占據(jù)重要地位,預(yù)氧化和炭化工藝是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不斷完善的重要步驟,研究中間相瀝青基碳纖維在預(yù)氧化和炭化過程中的結(jié)構(gòu)變化規(guī)律對優(yōu)化其生產(chǎn)工藝和實際生產(chǎn)都具有指導(dǎo)意義。
本課題采用X射線衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、元素分析(EA)等分析手段相結(jié)合,通過研究纖維的微晶結(jié)構(gòu)、化學(xué)結(jié)構(gòu)、有序度、元素含量和內(nèi)部截面形貌等的變化來探索纖維在預(yù)氧化和炭化過程
2、的結(jié)構(gòu)變化規(guī)律,同時研究了軸向張力對纖維預(yù)氧化過程的影響。結(jié)果表明:
1、預(yù)氧化過程中,纖維的(002)衍射峰變得尖銳,松散排布的瀝青分子變得規(guī)整,微晶結(jié)構(gòu)向著有序化發(fā)展;氧化劑中的氧進攻活性基團,發(fā)生氧化反應(yīng),生成C=O等含氧基團,芳香基大分子間發(fā)生交聯(lián)等反應(yīng);脂肪族的碳增加,芳香族的碳減少;碳含量和氫含量降低,氧含量升高;纖維內(nèi)的瀝青小分子通過含氧官能團連接形成相對致密的徑向結(jié)構(gòu)。
2、預(yù)氧化過程中,軸向
3、張力對纖維的微晶結(jié)構(gòu)和有序度均有一定影響,在所加張力為纖維質(zhì)量20倍時其微晶參數(shù)更為理想,R值相對最低,此時纖維的有序程度和分子堆砌情況相對更好。
3、預(yù)氧化過程中,軸向張力對纖維的元素含量(C、H、O)、化學(xué)結(jié)構(gòu)幾乎沒有影響,纖維的含碳量均為83-85%左右,均形成了羧基、羥基、酯基、酸酐等含氧官能團和C=C鍵,發(fā)生了氧化、脫氫、交聯(lián)和縮聚等反應(yīng),生成了耐熱氧橋結(jié)構(gòu)。
4、炭化過程中,纖維的微晶結(jié)構(gòu)趨于完善
4、,其002衍射峰的吸收強度增大,半峰寬變窄,微晶尺寸La變大,微晶厚度Lc變大,石墨片層堆積逐漸緊密;其晶體結(jié)構(gòu)的有序度不斷提高,說明芳構(gòu)化、縮聚、環(huán)化等反應(yīng),促使碳含量增加的同時進行有序堆砌,使得纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)趨于完善。
5、炭化過程中,纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)變化明顯,羥基、甲基的伸縮振動峰減弱,苯環(huán)的吸收峰和酸酐中C-O鍵的伸縮振動峰,在600℃以后消失,C-O特征峰在炭化的過程中明顯向右移動,C=C吸收峰增強,同時向左偏移,說
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