BN催化石墨化對(duì)碳纖維結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響.pdf

1、由于聚丙烯腈基碳纖維是難石墨化材料，為了制備楊氏模量高于400GPa的高模量碳纖維，一般要在3000℃高溫下進(jìn)行熱處理。但在如此高的溫度下，碳纖維的強(qiáng)度會(huì)大幅度下降。因此采用催化石墨化的方法，在較低的溫度下獲得較高的模量或者在獲得相同模量的前提條件下降低石墨化溫度，對(duì)于制備高模量的聚丙烯腈基碳纖維是十分有必要的。
　　硼是一種獨(dú)特的石墨化催化劑，是唯一能夠與碳形成固溶體的催化劑，它可以取代石墨晶格中的碳，促進(jìn)石墨化。但是碳纖維與硼

2、催化劑結(jié)合力較弱，導(dǎo)致硼催化劑在連續(xù)化走絲過程中容易脫落，使得硼催化劑的負(fù)載量難以控制。
　　因此，本文通過在氮化硼懸浮液中再加入少量PVA，增強(qiáng)氮化硼與碳纖維的結(jié)合力，研究氮化硼對(duì)于碳纖維的力學(xué)性能及結(jié)構(gòu)的影響。
　　結(jié)果表明：氮化硼對(duì)于聚丙烯腈基碳纖維的石墨化有明顯的催化效果，碳纖維的力學(xué)性能不僅受溫度的影響，同時(shí)還受氮化硼的影響。在2200℃以下，BN改性碳纖維的拉伸強(qiáng)度高于未改性碳纖維的拉伸強(qiáng)度，而且BN負(fù)載量越高，

3、強(qiáng)度越高，最高增加7.4％。但是在2200℃以上，BN改性碳纖維的強(qiáng)度低于未改性碳纖維的強(qiáng)度，BN負(fù)載量越高，強(qiáng)度越低。碳纖維模量均隨著硼負(fù)載量的增加而增加，最高增高6.6%。通過XRD結(jié)果分析表明，BN催化改性的碳纖維的取向度高于未改性纖維的取向度。拉曼光譜表明，在相同溫度下，BN催化改性的碳纖維表面的ID/IG與未改性的基本一致。掃描電鏡表明，BN催化碳纖維后表面缺陷高于未改性的纖維。均勻應(yīng)力模型分析表明，熱處理溫度不高于2200℃