碳纤维快速氧化方法的研究-论文.pdf

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1、科研开发SCIENCE&TECHNOLOGY化IN工科CH技E，M20IC14A，L22I(N4D)U：6S0T~R6Y3碳纤维快速氧化方法的研究王文胜，宋云飞，孔令强(中国石油吉林石化公司研究院，吉林吉林132021)摘要：对经过不同预氧化时间处理的PAN纤维，控制相当的氧化程度(预氧化纤维密度)，经过碳化处理得到碳纤维样品力学性能的分析。得出适当增加顸氧化时间，碳纤维力学性能指标会得到相应的提高，缩短预氧化时间碳纤维的力学性能指标会相应的降低。但考虑生产效率和成本，在碳纤维力学性能指标满足基本需要

2、的前提下，可以缩短预氧化时间即快速氧化。关键词：碳纤维；预氧化时间；预氧纤维密度；皮芯结构中图分类号：TQ342．31文献标识码：A文章编号：1008—0511(2014)04—0060—04碳纤维及其复合材料具有高比强度、高比模1实验部分量、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能。在航空、航天、体育用1．1试剂与仪器品、建筑补强、汽车零部件、纺织机械、医疗设备等实验所用2种PAN纤维：纤度1．22detx，规领域有着广泛的应用。格6K，编号分别为JH1、JH2，吉林石化公司

3、；环在聚丙烯腈(PAN)基碳纤维制备过程中，预氧树脂：WSR618，蓝星化工新材股份有限公司；氧化是决定碳纤维各项指标的关键步骤之一_1]。丙酮：分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；其目的是使热塑性的PAN线形大分子链通过内三乙烯四胺：化学纯，天津福晨化学试剂厂。部的化学反应转变为非塑性耐热梯形分子结构，吉林石化研究院碳纤维研究所碳纤维装置；从而使预氧纤维在高温碳化下保持不熔不燃的性万能材料机：5565，美国Instron公司；扫描电子质、保持纤维形态，并使其处于热力学稳定状态。显微镜(SEM)：J

4、SM一5600日本电子公司产品；超温度和时间是预氧化过程中2个最为重要的参薄切片机、双柱密度梯度仪：英国LLOYD公司，数，在工艺制定过程中，需要综合考虑温度和时间密度梯度管由四氯化碳和1，2一二溴乙烷配制。的影响，预氧化不仅控制碳纤维的产量，同时也控1．2实验条件制碳纤维的质量。相关研究表明预氧化时间约占根据实验需要，设计了6种不同预氧化时间生产总时间9O以上。所以预氧化工序是控制的条件实验，分别是45、6o、90、120、150、180min。产量和生产成本的关键。因此在保证质量的前提温谱的设计根

5、据原丝DSC曲线、最终预氧化纤维下，如何缩短预氧化时间是当前研究的重要内容密度(1。37～1．39g／cm。)涵盖了不同特点的温度之一。高低分布，通过相同的低温碳化、高温碳化工艺处作者是从预氧化工序人手，以温度和预氧化理，最终生产出碳纤维。对碳纤维样品进行力学时间为手段控制预氧化纤维密度，研究了预氧化性能指标分析。时间对碳纤维力学性能的影响规律，探索了快速具体条件：预氧化纤维密度1．37～1．39g／cInB，预氧化的可行性。低温碳化温度750℃，高温碳化温度1350℃。2结果与讨论作者简介：王文胜(

6、1968-)，男，吉林榆树人，中国石泊青林石化公司研究院高级工程师，主要从事碳纤维碳化技在实验条件下，2种PAN纤维经过不同的预术研究。收稿日期：2014—05—27氧化时间处理后，在相同的碳化条件下得到的碳第4期王文胜，等．碳纤维快速氧化方法的研究StudyonrapidoxiditionmethodofcarbonfiberWangWensheng，SongYunfei，KongLingqiang(R8senrf^s￡i￡￡e0fJillPetrochemicalCompany，PetroChin

7、a，Jilin132021'China)Abstract：ForthroughdifferentpreoxidationtimeprocessingofPANfiber’controlofSUtableoxida-tiOndegree(oxidationfiberdensity)，bycarbonizationprocessingwegetcarbon士ibersampletoanaly—sisthemechanica1properties．Itisconcluded，thatbyappropriat

8、eincreasingpreoxdatontme’me—chanica1Derformanceofcarbonfiberwillgetthecorrespondingincrease，reducingthePreoxdatontime，mechanica1performanceofthecarbonfiberwilldecrease．Consideringtheproductonettcencyandcost，andcarbonfibermechanic