聚丙烯腈基碳纤维及其原丝中的微孔尺寸分布

摘要

利用二维小角X射线散射技术(SAXS)研究了聚丙烯腈基碳纤维及其原丝的微孔结构.结合逐级切线法、对数正态分布及麦克斯韦分布函数对2类实验样品内部微孔的尺寸分布进行了分析.结果表明,2类样品中的孔结构具有显著差别,原丝微孔在4 ～8 nm范围内分布比较集中,碳纤维中微孔的分布区域则移向1.3 ～1.8 nm.散射数据显示出明显的分形特征,碳纤维与其原丝的孔分形维数分别为1.33和1.55,表明原丝中具有较大的孔隙缺陷.相对于原丝,碳纤维微孔尺寸分布走向均匀和集中,前者则表现出比后者更宽的尺寸分布.就拟合方法而言,逐级切线法的解析手段容易引入误差,低角区的纤维表面散射和高角区的噪音容易对其结果造成影响.正态分布得到了比较窄的尺寸分布,但对于低尺寸区域孔隙的拟合不理想.麦氏分布在一定程度上弥补了以上不足,能够较好地拟合两类纤维样品中微孔的分布状况.