碳纤维微晶结构的形成与生长

作者：孔德玉; 韩旭; 何烨; 周怡然; 徐樑华; 曹维宇

来源：高分子通报, 2016, (06): 51-55.

DOI：10.14028/j.cnki.1003-3726.2016.06.007

• 碳纤维
• 微晶结构
• 成核与生长 Carbon fiber
• Crystalline structure
• Nucleation and growth

碳纤维的微晶结构是影响其性能的决定性因素,本论文采用广角X-射线衍射法研究了聚丙烯腈预氧纤维在碳化阶段中微晶结构的形成、生长与转变过程。研究结果表明:在1000℃以下,经预氧化反应形成的不连续多环芳香平面结构沿平行于纤维轴的方向堆积并逐渐靠近,形成类似于晶核的微晶结构生长中心,表现为类石墨片层间距的减小而晶粒增长缓慢;当温度高于1000℃时,晶粒的生长速度明显加快,形成三维有序的微晶结构;在温度高于1500℃的石墨化阶段,类石墨微晶结构进行重排,晶粒尺寸迅速增加。根据这一规律,可以通过控制晶核生成和晶粒生长速度的匹配,进行碳纤维的结构设计和调控。

• 单位
  有机无机复合材料国家重点实验室; 北京化工大学