PAN基碳纤维制备过程中微孔结构的形成与转变

材料导报, 2014, 28(18): 74-78. doi: 10.11896/j.issn.1005-023X.2014.18.019

PAN基碳纤维制备过程中微孔结构的形成与转变

杨玉蓉 ^1, , 闫国民 ^2, , 刘立 ^3, , 邱敏 ^4, , 皮艳梅 ^5, , 华中 ^6,

1.黑河学院物理系,黑河,164300

2.黑河学院物理系,黑河,164300

3.黑河学院物理系,黑河,164300

4.黑河学院物理系,黑河,164300

5.黑河学院物理系,黑河,164300

6.吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室,四平,136000

基金项目: 黑龙江省自然科学基金青年项目(QC2013C005)

关键词：碳纤维 , 微孔 , X射线小角散射 , 分形维数

Micropore Structure Formation and Transformation of PAN-based Carbon Fiber During Preparation

Keywords： carbon fiber , micropore , small-angle X-ray scattering , fractal dimension

利用扫描电镜(SEM)、小角X射线散射(SAXS)对PAN基碳纤维制备过程中不同阶段纤维的表面形貌、微孔结构进行了测试,计算了PAN基碳纤维制备过程中不同阶段微孔的大小、各微孔占总微孔的体积分数、微孔的平均尺寸及表面的分形维数,分析了碳纤维的微孔结构在制备过程中的形成与转变.结果表明,原丝内部微孔的平均尺寸较大,预氧化过程中、后期,纤维内部微孔的平均尺寸及各相微孔的体积分数都发生了较大变化.低温碳化后,纤维中微孔的平均尺寸减小,且大孔洞的体积分数增大.高温碳化后,微孔的平均尺寸进一步减小,大孔的体积分数增大.原丝的微孔表面比较粗糙,在预氧化过程中微孔表面的分形维数减小.低温碳化后,微孔表面的分形维数增加.高温碳化后,微孔的形状由曲面转变为曲线.

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