文档介绍：东华大学
硕士学位论文
DMSO法聚丙烯腈基碳纤维原丝截面形状形成条件的研究
姓名:张冠
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:赵炯心
20060201
法聚丙烯腈基碳纤维原丝截面形状形成条件的研究摘要碳纤维的性能。实践证明,二甲基亚砜原丝法易得到高性截面形状形成机制进行系统的研究具有重要的理论和实践意义。件是决定纤维截面形态的最重要因素。其中,凝固浴浓度和温度,对聚丙烯腈枷宋歉髦痔枷宋胁孔罡叩囊恢帧S质原丝是制取高性能碳纤维的基础,原丝的质量直接影响到最终产品能浚侵票窹原丝的重要方法之一。纤维结构形态的均匀性是高性能康闹匾L跫唬中重要的宏观表现为原丝的截面。均匀性好的坎唤鑫⒐劢构均~,而且截面应为圆形。原丝截面越趋向圆形,预氧化和碳化时,纤维径向越不容易产生应力和放热集中,所得碳纤维的力学性能就越优异。原丝的截面形状受纤维凝固成形条件影响很大,对本文以为溶剂,采用湿法和干湿法纺丝研究宋截面形状形成机制。研究结果表明:ㄖ票窹纤维中,凝固成形是纤维截面形态形成的决定过程。初生纤维离开凝固浴后,其截面形状基本固定,原液挤出、水洗、拉伸和干燥过程中纤维截面形状变化很小,这说明凝固条纤维截面形状影响最为显著。孀拍淘∨ǘ鹊脑龃螅宋孛嫘巫从赏衷残位蛏鲂沃
得到圆形截面的宋夷诓拷峁怪旅芫龋唤系偷哪淘维截面形状也由椭圆形或肾形逐渐变为的圆形,截面的异形度随着温度的升高逐渐减小。对湿法纺丝,凝固浴浓度为%,凝固浴温度如.%时,不同凝固浴浓度对应一个凝固浴温度下限值,该下限⑾至个法制备圆形截面康募庸ご翱凇干湿法,凝固条件渐变为圆形,截面异形度先增大后减小。高的凝固浴浓度不仅有利于浓度所得的纤维内部有较大的孔洞和毛细孔。谄渌哪烫跫嗤氖保孀拍淘∥露鹊纳撸媸保玫皆残谓孛娴腜纤维。当凝固浴浓度在一定范围,温度以上都可得到圆形截面纤维,凝固浴浓度越低时,此下限温度越高;采用干湿法纺丝时,此下限值比采用湿法纺丝时低。墒7ǚ乃恐校掌愀叨榷韵宋慕孛嫘翁幸欢ǖ挠响。随着空气层高度的增大,纤维截面的异形度不断减小,当空气层高度达以上时,纤维的截面形状不再变化。对于湿法和干湿法:较高的凝固浴浓度和较高的凝固浴温度有利于形成圆形截面的浚欢杂诟墒7ǎ汉艿偷哪淘∨ǘ纫部傻玫圆形截面的原丝。关键词:碳纤维,聚丙烯腈浚孛嫘巫矗7ǎ
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学位论文作者签名:张冠月日东华大学学位论文原创性声明附件一:本人郑重声明:我恪守学术道德,崇尚严谨学风。所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写,我对所写的内容负责,并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。日期:
指导教师签名乏乏娥哿小学位论文作者签名:张锰保密谌齷杲饷芎笫视帽景嫒ㄊ椤日期:屑﹝月谌东华大学学位论文版权使用授权书于附件二:学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于日期:年輔不保密口。
第一章前言枷宋蚪枷宋姆⒄瓜肿碳纤维是为适应宇航、原子能等尖端工业发展的需要而研制的一种新材料,它具有高强度、高模量、低密度、耐高温、抗烧蚀和耐腐蚀等优良性能,是理想的耐烧蚀、结构和功能性复合材料组元,已成为开发各种复合材料不可缺少的原料,世界各国对发展碳纤维都给予高度重视【∞】。在过去的多年里,碳纤维及其复合材料已广泛用于航天、体育休闲和工业领域。作为复合材料的增强材料,它具有优越的可设计性能,在卫星、运载火箭、战术导弹、飞机上使用,既可大幅度减轻结构重量,又可提高技术性能,目前己成为航空航天飞行器不可缺少的制备碳纤维的原丝通常为聚丙烯腈髦纤维、沥青纤维和粘胶纤维三大类。由粘胶纤维制取高力学性能的碳纤维必须经高温拉伸石墨化,碳化收率低,技术难度大,设备复杂,成本较高,产品主要为导弹烧蚀材料及高吸附性材料所用;由沥青制取碳纤维,原料来源丰富,碳化收率高,但因原料调制复杂,产品性能较低,亦未得到大规模发展;由聚丙烯腈纤维原丝制备碳纤维,其生产工艺较其它方法简单,产品的力学性能优良,因而得到很大发展【。%芰υ嘉/中小丝束碳纤维约为/%,大丝束碳纤维约为国外枷宋姆⒄瓜肿聚丙烯腈基碳纤维的生产起步于世纪年代。年,日本的进藤昭男成功研制聚丙烯腈碳纤维,年日本碳公司在此基础闪送ㄓ眉短枷维