PAN基高模量碳纤维微观结构研究.pdf

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1、万方数据第31卷第5期2()l(){l：10月航天返同‘j遥感SPAC}：CRAFrR}：(：0、’ERY＆R}：M()rT’FSENSING65PAN基高模量碳纤维微观结构研究韩赞张学军田艳红杨延风沈曾民(北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部蕈点实验窀，北京100029)摘要采用X射线衍射(X．mydi仟Taction，xRD)和拉曼光谱(Ra咖光谱)研究了3种自制PAN基高模量碳纤维(1’，2。，34)的微观结构，并与M40J，M46J，I垤55J碳纤维进行了对比。结果表明：3种自制PAN基高模量碳

2、纤维微晶尺寸的大小顺序为3。>2。>1。；l8到3。碳纤维表面和截面Raman光谱所获得的R值(D峰和G峰的积分强度比)均减小，石墨化程度升高，结晶性变好；lo碳纤维的结晶性介于M40J碳纤维和M46J碳纤维之间，2。和30介于M46J碳纤维和M55J碳纤维之间；三者的石墨化程度略高于M46J碳纤维。关键词高模量碳纤维微观结构结晶性石墨化中图分类号：TB332；V214．41．8文献标识码：A文章编号：1009—8518(2010)05—0065一07蛐cr嬲tmctureofn州-b嬲edIIigll

3、Modul吣CarbonFibersHanZaIlZhangXuejunTianYanhongYangYaJlf．engShenzengrnin(KeyLab(，嘞唧ofCad】onFiber卸dFunc曲nalPolyfne揩，Mini娜0fEducation，BeUi唱UfliversityofCheIIlical融h∞lo科，Beij堍100029，C}li嗽)Abs仃act卟elIlicrostruclure0fthreekindsofself—madePAN—basedhighmodulusc

4、抽onfibers(1’，20and3#)w船investi删edbyX—ralydi胁ctionandRa眦nspectn眦opy，刊w船c0Inpa硎埘ththalofc抽onfil)erM40J，M46J，M55J．neresultsshowedthatcrystals阮wasint

5、leoIderof3。>2#>1。．FmIn1oto38，and尺valueswhichwereobtainedf而mthesuI{aceandcH)sssectionRamanspIectTDscopyofcart

6、)0nfiberdecreased，whenthede#掣地of鼯aphitizationincreased，t11ecrystallineofcaIbonfibersaJlebetter。Thecrystallined哗田eeofl弃w船bet、^，eenthatofcar．bon6berM40JandM46J，whilethecrystallineclegreeof28and3。w鹊bemeenthtofcarbonIiberM46JandM50J，tIIede翠eeof舯phitizationof

7、threekindsofself—madecad肼1fiI)erswasalittIehigherthant}Iatofb抽on6berIⅥ46J．KeywordsHighmoduluscarbonfiberMicmstmctureCrystallineCraphitizaIion1引言碳纤维具有高比强度、高比模量、低密度、低膨胀、耐高温、耐烧蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、导热等一系列优异性能，常作为先进结构复合材料最首要的增强材料。近年来，随着制备技术的进步、生产规模的扩大以及生产成本不断降低，在医疗器械

8、、交通运输、体育朋品及休闲娱乐等民用丁业领域的J厄用也在逐步扩大。作为碳纤维家族中的一个莺要品种，高模量碳纤维是指碳化后冉在惰性气体的保护下于2000℃，3000℃的高温条件下经石墨化处理而得到的具有较高强度和极高模量的碳纤维，也被称为石墨纤维【l“j，在国防、航空航天等高科技领域都得到J，较为广泛的应用。由于碳纤维的宏观力学性能直接依赖于碳纤维的微观结构b．7J，因此研究碳纤维的微观结构，分析微观结构和性能之间的相关性，进而通过制备工艺控制碳纤维微收稿日期：20lO一05—27基金项目：国家高科技研究

9、发展计划(863计划)资助万方数据66航天返回与遥感2010年第31卷观结构的形成与演变，对于提高碳纤维的强度和模蓬尤为重要[8—9J。本文利用X射线衍射(x．myd蕊粥tion，Ⅺ∞)和Ra瑚n光谱研究了自制l’，28，34碳纤维的微观结构，并与M彻，M46J，M55J三种碳纤维进行j一比较。2实验材料和方法2．1实验材料样品：自制lo，20，30碳纤维以及日本东丽公司生产的M删，M46J，M55J碳纤维。原料预处理：所有样品在表征测试前