鐵離子對碳纖維結(jié)構(gòu)與性能的影響.pdf

1、聚丙烯腈（PAN）基碳纖維是全球關注的高性能纖維。由于具備高強度高模量、低密度等優(yōu)點，碳纖維廣泛應用于各個領域。高品質(zhì)的碳纖維必須具備高的抗拉強度和抗拉模量，含碳量高，纖維內(nèi)部孔隙少，結(jié)構(gòu)缺陷盡可能的少等特點。為了制備高性能的碳纖維，除了改善預氧化、碳化和石墨化技術外，金屬離子對碳纖維結(jié)構(gòu)與性能的也有重要的影響
　　 為了研究Fe對預氧化、碳化的影響。選用質(zhì)量分數(shù)為5％的FeCl3溶液對聚丙烯腈原絲浸漬，并進行間歇式預氧化、碳化

2、處理。借助電感耦合原子發(fā)射光譜(ICP-AES)，紅外分析(FTIR)，差示掃描量熱儀(DSC)，熱重分析(TG)等表征手段和纖維體密度，力學性能測試，研究了Fe離子對原絲結(jié)構(gòu)、預氧化碳化過程中纖維結(jié)構(gòu)與性能的影響。結(jié)果表明:原絲經(jīng)過FeCl3溶液浸漬，F(xiàn)e離子能進入到原絲的內(nèi)部，但只是物理吸附，在浸漬過程中不改變原絲結(jié)構(gòu)，原絲對Fe離子的吸附經(jīng)過班厄姆方程擬合后基本符合吸附規(guī)律。經(jīng)過預氧化Fe離子含量基本沒有變化，而與未處理的預氧化纖

3、維樣品相比，隨著Fe離子含量的增高，會導致預氧化纖維的環(huán)化延后，體密度降低。由DSC圖譜計算的放熱峰值降低以及FTIR圖譜中RCIIR降低說明預氧化過程的環(huán)化度降低。通過TG圖譜模擬預氧化纖維的低溫碳化過程，由Fe離子處理的預氧化纖維失重增加，說明Fe的存在會使碳收率降低。隨著Fe離子含量的增高，碳纖維的拉伸強度逐步下降，而彈性模量并無大的變化。
　　 為了研究高溫浸鐵對碳纖維結(jié)構(gòu)與性能的影響。選用不同質(zhì)量分數(shù)的FeCl3溶液浸