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聚丙烯腈原丝预氧化过程中空气压力的作用机理
1
作者 兰泽铖 周航 +1 位作者 王宇 徐樑华 《高分子材料科学与工程》 北大核心 2025年第2期78-86,共9页
聚丙烯腈(PAN)纤维在预氧化过程中,环境中氧气向纤维内部扩散的行为会导致纤维径向方向的氧气含量存在差异,使得纤维径向预氧化反应程度不同,形成不均匀的结构,且后续的炭化和石墨化并不能矫正预氧化带来的缺陷,最终影响碳纤维的性能。... 聚丙烯腈(PAN)纤维在预氧化过程中,环境中氧气向纤维内部扩散的行为会导致纤维径向方向的氧气含量存在差异,使得纤维径向预氧化反应程度不同,形成不均匀的结构,且后续的炭化和石墨化并不能矫正预氧化带来的缺陷,最终影响碳纤维的性能。通过增加环境压力提供氧气向纤维内部扩散的动力,研究了压力对PAN纤维预氧化程度和径向结构的影响,同时提高氧气浓度也会影响氧气在纤维径向的扩散,将不同压力与氧气浓度下制备的预氧纤维进行对比,分析了氧含量改变方式对纤维预氧化行为的影响机制。结果表明,235℃预氧化,热处理时间为20 min时,压力在10~20 kPa范围,纤维的预氧化反应程度从30.65%增加到35.49%,大幅促进了纤维的预氧化反应,同时明显减弱了纤维的皮芯结构。超过20 kPa,压力对纤维预氧化反应和皮芯结构的影响减弱。热处理时间延长到40 min时,压力主要促进纤维环化指数增加,预氧化程度更高。相比于氧气浓度变化,在235℃-20 min等效氧含量下,10 kPa下纤维的预氧化程度(30.65%)大于23%下纤维的预氧化程度(22.80%),压力对纤维预氧化反应程度及径向结构差异影响更大。 展开更多
关键词 聚丙烯腈预氧纤维 压力 氧气浓度 预氧化程度 径向结构
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沥青基碳纤维预氧化过程中的氧渗透与分子结构演变研究
2
作者 韩雪 安小雅 +4 位作者 李又旺 仇慧君 梁鼎成 解强 刘金昌 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第6期1163-1174,共12页
预氧化是典型的气固反应,反应速率极为缓慢,耗时耗能。因而,揭示预氧化的反应机理和调控机制,提升预氧化反应效率已成为研究热点。升温速率作为预氧化反应中最为重要的工艺参数之一,影响着氧元素渗透与预氧化反应过程。文中聚焦升温速... 预氧化是典型的气固反应,反应速率极为缓慢,耗时耗能。因而,揭示预氧化的反应机理和调控机制,提升预氧化反应效率已成为研究热点。升温速率作为预氧化反应中最为重要的工艺参数之一,影响着氧元素渗透与预氧化反应过程。文中聚焦升温速率对沥青基碳纤维预氧化过程的影响机理,采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)、热重分析(TGA)等表征手段从分子组成与结构的演变、氧元素的渗透过程及热反应性质等角度深入剖析沥青纤维在预氧化过程中发生的微观变化,明晰升温速率影响沥青基碳纤维预氧化过程的机制。结果表明:升温速率为0.5℃/min时能够保证沥青纤维发生充分的预氧化反应,由于氧元素的渗入,氧化纤维中的桥连、稠环芳烃结构等发生氧化、缩合、脱氢、分解等一系列反应而产生三维交联的稳定结构,使纤维结构由无序相变为有序相,进而具有更强的热稳定性能。随着升温速率的加快,预氧化纤维中氧化纤维收率下降,纤维中的含氧官能团数目减少,C—O和C=O吸收振动峰的信号减弱,说明升温速率加快导致预氧化效率降低;升温速率为0.5℃/min条件下的氧化纤维中C=O、C—O—C、O—C=O等含氧官能团的含量增加。当升温速率大于0.5℃/min时,纤维表面的氧元素含量与芯部差增大,表明过大的升温速率会导致纤维内部氧元素渗入不充分,这不利于氧原子的引入,氧化不充分,使得在炭化过程中更易以小分子形式释放出去,致使碳纤维稳定性相对较差。升温速率为0.5℃/min条件下得到的碳纤维表面则平整光滑且存在良好的纤维形状。 展开更多
关键词 沥青基碳纤维 预氧化 升温速率 结构演变 氧渗透
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聚丙烯腈纤维预氧化工艺条件对其结构和性能的影响 被引量：15
3
作者 刘焕章 王成国 王延相 《高科技纤维与应用》 CAS 2006年第1期31-35,共5页
密度、氧质量分数和芳构化指数是判断预氧化程度的参数,借助密度分析、X射线衍射、元素分析等技术,研究预氧化工艺条件对密度、氧质量分数和芳构化指数的影响。研究结果表明,随着预氧化温度的升高,密度、氧质量分数和芳构化指数均增大;... 密度、氧质量分数和芳构化指数是判断预氧化程度的参数,借助密度分析、X射线衍射、元素分析等技术,研究预氧化工艺条件对密度、氧质量分数和芳构化指数的影响。研究结果表明,随着预氧化温度的升高,密度、氧质量分数和芳构化指数均增大;随预氧化时间的增长,密度、氧质量分数也增加,牵伸和原丝纤度对氧质量分数影响不大。 展开更多
关键词 聚丙烯腈纤维 密度 碳纤维 氧质量分数 预氧化
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辐射接枝法生产离子交换纤维的进展 被引量：7
4
作者 白立峰 齐鲁 《合成纤维工业》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期51-52,54,共3页
介绍了辐射接枝生产离子交换纤维的主要方法 :共辐射接枝法、无氧预辐射接枝法和有氧预辐射接枝法。比较了这些方法的优缺点 ,指出有氧预辐射接枝更适合于工业化生产。
关键词 辐射接枝法 离子交换纤维 进展 有氧预辐射接枝
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用预辐射接枝技术制备复合型离子交换纤维 被引量：1
5
作者 白立峰 齐鲁 《核化学与放射化学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期15-18,共4页
以皮芯复合纤维为原料,采用有氧预辐射接枝法制备了弱酸性复合型离子交换纤维。对吸收剂量、反应温度、阻聚剂质量分数以及光敏剂含量等影响因素进行了研究。结果表明,在一定的吸收剂量范围内,接枝率随吸收剂量的增加而提高,最高可达1 6... 以皮芯复合纤维为原料,采用有氧预辐射接枝法制备了弱酸性复合型离子交换纤维。对吸收剂量、反应温度、阻聚剂质量分数以及光敏剂含量等影响因素进行了研究。结果表明,在一定的吸收剂量范围内,接枝率随吸收剂量的增加而提高,最高可达1 600%以上;接枝率随反应温度和阻聚剂质量分数的提高,都呈现先增加后降低的趋势,其中最佳反应温度在70 ℃左右,最佳阻聚剂质量分数在0 25%左右;在加入一定量光敏剂后,在相同条件下,所需的吸收剂量显著降低,且随光敏剂加入量的增大,效果更加明显。 展开更多
关键词 离子交换 光敏剂 复合纤维 有氧预辐射 接枝
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纤维线密度与预氧化当量时间的相关性 被引量：1
6
作者 王文胜 丁志刚 关炳山 《化工科技》 CAS 2019年第2期50-52,共3页
对经过不同预氧化当量时间处理的预氧化纤维样品的w(氧)和碳纤维样品的线密度进行了分析,找出了预氧化当量时间、w(氧)同碳纤维线密度的相关性,并借助同样条件下的预氧化纤维密度对得到的相关规律进行佐证,同时对其影响机理进行了研究... 对经过不同预氧化当量时间处理的预氧化纤维样品的w(氧)和碳纤维样品的线密度进行了分析,找出了预氧化当量时间、w(氧)同碳纤维线密度的相关性,并借助同样条件下的预氧化纤维密度对得到的相关规律进行佐证,同时对其影响机理进行了研究。研究结果表明,在一定范围内预氧化当量时间越长,预氧化纤维的w(氧)越高,对应的碳纤维线密度越高,并在一定范围内呈现线性关系。但当预氧化当量时间过长,碳纤维的线密度呈下降趋势。 展开更多
关键词 碳纤维 预氧化当量时间 预氧化纤维密度 w(氧) 碳纤维线密度
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纤维种类对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响 被引量：3
7
作者 吴世国 罗瑞盈 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期84-89,共6页
目的为了降低C/C复合材料制造成本,扩展C/C复合材料应用领域,选用低成本预氧丝纤维取代碳纤维,制备出C/C复合材料,并研究纤维种类对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响。方法以两种纤维为原材料,采用CVI工艺制备出C/C复合材料,用MM-2000摩... 目的为了降低C/C复合材料制造成本,扩展C/C复合材料应用领域,选用低成本预氧丝纤维取代碳纤维,制备出C/C复合材料,并研究纤维种类对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响。方法以两种纤维为原材料,采用CVI工艺制备出C/C复合材料,用MM-2000摩擦试验机进行摩擦磨损试验,采用扫描电镜对摩擦面进行形貌分析。结果随着载荷的增大,预氧丝基C/C复合材料在与金属摩擦时摩擦因数保持在0.22左右,平均磨损量为0.82 mg/min,而碳纤维基C/C复合材料与金属配副相对摩擦因数较小（0.15~0.20）,平均磨损量为1.17 mg/min。三种碳与碳配副中,预氧丝基C/C复合材料同预氧丝基C/C复合材料配副之间的摩擦因数随载荷波动的范围为0.28~0.33,较稳定,平均磨损量为1.76mg/min。碳纤维基复合材料与碳纤维复合材料配副时,随着载荷的增大,摩擦因数变化范围较大（0.15~0.33）,平均磨损量为2.35 mg/min。预氧丝基复合材料与碳纤维基复合材料之间相互配副,其磨损最大,平均磨损量为2.95 mg/min。结论 C/C复合材料的摩擦磨损性能与纤维种类有很大关系,采用预氧丝纤维制备出的C/C复合材料,无论与金属相互摩擦,还是与自身材料摩擦,均易形成较为稳定的润滑膜。随着载荷的增加,摩擦因数变化较小,磨损量和摩擦功也最低,表现出比碳纤维基C/C复合材料更优异的摩擦性能。 展开更多
关键词 C/C复合材料 预氧丝纤维 化学气相沉积 粗糙体热解碳 载荷 摩擦磨损
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阴极氧还原产电生物可渗透反应栅的研究 Ⅱ.酸蚀处理对不锈钢丝电极性能的影响
8
作者 范彬 朱仕坤 +1 位作者 武杰伟 朱高英 《环境工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第11期2469-2472,共4页
不锈钢毛虽然用作阴极氧还原产电生物反应栅(CORE-PRB)的电极材料虽然有很多优点,但是反应电流较小。尝试对不锈钢毛进行酸蚀处理后用作电极材料,并分别研究比较了4种不同电极组合的产电反应性能。酸蚀处理显著提高不锈钢毛阳极的反应性... 不锈钢毛虽然用作阴极氧还原产电生物反应栅(CORE-PRB)的电极材料虽然有很多优点,但是反应电流较小。尝试对不锈钢毛进行酸蚀处理后用作电极材料,并分别研究比较了4种不同电极组合的产电反应性能。酸蚀处理显著提高不锈钢毛阳极的反应性能,并对提高不锈钢毛阴极的反应性能有一定作用。酸蚀的作用主要是使不锈钢毛表面变得粗糙,有利于提高电极表面积和材料的生物亲和性。虽然生物产电反应对COD降解的直接贡献不到10%,但是不同电极组合下COD的去除率与它们生物产电反应的贡献率呈现高度正相关性。 展开更多
关键词 产电生物可渗透性反应栅 阴极氧还原不锈钢毛 酸蚀处理
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两种不同油剂制备的预氧化纤维及碳纤维的性能探究
9
作者 王芬 谷丽 +3 位作者 韩忠勤 时向利 邵佶 杨蒙蒙 《产业用纺织品》 2024年第11期37-41,共5页
为更好地突破高性能碳纤维制备技术壁垒,选择使用油剂A与油剂B的聚丙烯腈原丝,经预氧化及碳化工艺加工,制备碳纤维复丝。探究预氧化纤维的皮芯结构、密度、含氧量,以及碳纤维复丝拉伸强度,发现:2种油剂制备的碳纤维复丝产品强度均满足T... 为更好地突破高性能碳纤维制备技术壁垒,选择使用油剂A与油剂B的聚丙烯腈原丝,经预氧化及碳化工艺加工,制备碳纤维复丝。探究预氧化纤维的皮芯结构、密度、含氧量,以及碳纤维复丝拉伸强度,发现:2种油剂制备的碳纤维复丝产品强度均满足T800碳纤维强度要求,且拉伸强度性能稳定。研究为进一步研发制备高性能碳纤维提供参考。 展开更多
关键词 油剂 聚丙烯腈 预氧化纤维 碳纤维 皮芯结构 密度 含氧量 拉伸强度
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沥青基带状纤维的预氧化研究
10
作者 熊小庆 袁观明 +3 位作者 李轩科 朱辉 丁宇寻 黄家骏 《炭素》 2014年第3期23-27,共5页
采用熔融纺丝工艺制备中间相沥青基带状纤维,分别于不同温度和不同时间进行氧化稳定化处理,采用红外光谱仪和元素分析测定预氧化纤维官能团和氧含量的变化,并采用扫描电镜和纤维强伸度仪等检测设备研究2 500℃石墨化纤维的结构和性能.... 采用熔融纺丝工艺制备中间相沥青基带状纤维,分别于不同温度和不同时间进行氧化稳定化处理,采用红外光谱仪和元素分析测定预氧化纤维官能团和氧含量的变化,并采用扫描电镜和纤维强伸度仪等检测设备研究2 500℃石墨化纤维的结构和性能.实验结果表明：沥青分子在预氧化过程中与氧发生反应,生成了热固性的沥青大分子.氧化温度越高,氧化时间越长,带状纤维的氧含量越高.厚度为～35μm,宽度为～380μm的带状沥青纤维于氧气气氛经220℃下预氧化20h和2 500℃石墨化处理后,其拉伸强度可达1.75GPa,比240℃和260℃预氧化制得的石墨纤维的拉伸强度高. 展开更多
关键词 中间相沥青基带状炭纤维 预氧化 氧含量 力学性能
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