聚丙烯腈热稳定化纤维在碳化过程中的结构变化研究

作     者：刘仁虎 王雪飞 张永刚 钱鑫 李德宏 丁鹏 Liu Renhu;Wang Xuefei;Zhang Yonggang;Qian Xin;Li Dehong;Ding Peng

作者机构：上海大学理学院化学系上海200444 中国科学院宁波材料技术与工程研究所碳纤维制备技术国家工程实验室宁波315201 

出 版 物：《合成纤维工业》 (China Synthetic Fiber Industry)

年 卷 期：2016年第38卷第4期

页      面：9-13,18页

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(51503216) 浙江省自然科学基金(LQ16E030003) 国家重点基础研究发展计划(2011CB605602) 

主　　题：聚丙烯腈纤维 热稳定化纤维 碳化 碳纤维 化学结构 微晶结构 

摘      要：为研究聚丙烯腈（ PAN）热稳定化纤维在连续碳化过程中的结构和力学性能变化，于300～1300℃对PAN稳定化纤维进行热处理，然后采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析仪、X射线衍射（XRD）仪、拉曼（ Raman）光谱仪、元素分析仪及纤维强伸仪等表征了纤维的化学结构、微晶结构及拉伸强度。结果表明：当温度达到600℃时，纤维残余氰基消失，结构致密性增大，且强度略有增加；当温度升高到1000℃时，纤维氧含量大幅降低，纤维由梯形结构转变为碳平面结构，晶面堆叠、晶粒尺寸及石墨化程度缓慢增加，拉伸强度逐渐提高；当温度超过1000℃后，微晶结构进一步重排与完善，晶粒尺寸及堆叠层数出现较快增长，同时纤维拉伸强度出现较大提升，体密度先降低后升高。