不同晶体取向中间相沥青基带状炭纤维的制备与表征

无机材料学报, 2014, 29(11): 1186-1192. doi: 10.15541/jim20140101

不同晶体取向中间相沥青基带状炭纤维的制备与表征

熊小庆 ^1, , 袁观明 ^2, , 李轩科 ^3, , 董志军 ^4, , 张中伟 ^5, , 王俊山 ^6,

1.武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,武汉430081

2.武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,武汉430081

3.武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,武汉430081

4.武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,武汉430081

5.航天材料及工艺研究所,北京100076

6.航天材料及工艺研究所,北京100076

基金项目: 国家自然科学基金(91016003,51372177) National Natural Science Foundation of China (91016003,51372177)

关键词：中间相沥青基带状炭纤维 , 晶体取向 , 电阻率 , 力学性能

Preparation and Characterization of Ribbon-shaped Mesophase Pitch-based Carbon Fibers with Different Crystal Orientations

Keywords： ribbon-shaped mesophase pitch-based carbon fiber , crystal orientation , electrical resistivity , mechanical property

以中间相沥青为原料,采用不同长宽比的矩形截面喷丝板,通过控制熔融纺丝时的收丝速率,制得了具有不同截面尺寸和晶体取向的高定向中间相沥青基带状炭纤维,并研究了热处理温度和喷丝孔截面尺寸对所得炭纤维结构和性能的影响.结果表明,喷丝孔的形状和收丝速度对炭纤维的晶体取向有显著影响.当收丝速度一定时,随着喷丝孔截面长宽比的减小,带状炭纤维截面碳晶体层片由褶皱平行取向结构向辐射状垂直取向结构转变.随着热处理温度的升高,所制得炭纤维的室温轴向电阻率显著减小,热导率相应增大,力学性能明显提高;随着收丝速率的增大,带状炭纤维室温轴向电阻率变化不大,但对其力学性能有显著影响.当喷丝孔截面长宽比和纺丝速度分别为30∶1和75 m/min时,2500℃石墨化纤维的拉伸强度和杨氏模量分别为2.53 GPa和234.77 GPa.

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