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聚丙烯腈基炭纤维中微孔的演变规律

李登华 , 吴刚平 , 吕春祥 , 李永红 , 贺福 , 冯志海 , 李秀涛 , 郭玉明

新型炭材料

利用二维小角X射线散射技术(SAXS),结合纤维孔结构解析理论及分形原理得到了炭纤维形成过程中纺丝、预氧化、低温和高温炭化等四个阶段样品的微孔结构信息.结果表明:原丝中孔隙沿纤维轴向择优取向,呈长梭状,其长轴与短轴的平均尺寸分别为24.3 nm和19.2 nm,长径比为1.27.遗留到预氧化阶段的原丝孔洞使得预氧化纤维出现高达1.85的长径比极大值,这可能与原丝线性结构向预氧丝耐热梯形结构转化有关.炭化阶段微孔尺寸迅速减小,长轴、短轴分别达到3.56 nm和2.85 nm左右,长径比也减小至1.24.分形状态研究表明:表面分形维数D_S值介于2.42~2.88之间,且随工艺的进行逐渐增大,低温炭化阶段变化幅度较大,说明各级产品在微观结构上越来越复杂,亦证明低温炭化是促进炭纤维微观结构转变的重要的工艺段.

关键词: 炭纤维 , 微孔 , 分形维数 , X射线小角散射

WAXS/SAXS,SAXS二维全谱拟合研究PAN基炭纤维预氧化、炭化过程中微观结构演变

李小芸 , 田丰 , 高学平 , 边风刚 , 李秀宏 , 王劼

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(17)60110-0

利用广角(WAXD)和小角散射(SAXS)的方法,对PAN基炭纤维制备过程不同阶段纤维的微晶和微孔进行研究.WAXD结果表明,在炭化过程中,微晶尺寸变大,并沿着纤维轴方向取向.SAXS结果表明,制备过程过,新微孔进一步形成,微孔逐渐沿纤维轴排列,微孔的平均长度增大.基于传统分析方法,确立微孔为具有择优取向的圆柱状,其尺寸大小成log正态函数分布的散射模型,对二维散射图进行全谱拟合分析.将此方法运用于炭纤维,得出该模型可以准确描述微孔的相关特征.

关键词: 广角散射 , 小角散射 , 炭纤维 , 微孔 , 模型拟合

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