炭纤维

摘要： 气体扩散层(GDL)是燃料电池(FCs)膜电极组件(MEA)的重要组成部分,起到支撑催化层、收集电流、对物料进行传输及再分配的作用.传统的扩散层一般以炭纸或炭布为基底,但炭纸价格昂贵、缺乏柔韧性、孔结构单一,为了更好地进行气液相管理,需再涂覆上一层微孔层(MPL).本文以炭纤维(CF)为骨架,复合多壁碳纳米管(MW-CNT),并添加一定量的聚四氟乙烯(PTFE)作为粘结剂和憎水剂,通过减压抽滤成型法一步制成新型一体式气体扩散层(GDL/CNT-CF).扫描电子显微镜(SEM)结合导电性、气体渗透性及孔隙率等表征表明,一体式扩散层中高导电性的碳纳米管在炭纤维中呈梯度分布,亦利于电子传输,形成的多级孔隙结构,亦利于物料分配,均匀分布的PTFE有助于水分排除,从而取代了由炭纸和微孔层构成的传统扩散层.将其应用于直接甲醇燃料电池(DMFC)的阴极或同时作为阴阳极扩散层时,具有优异的传质性能,单电池的最大功率密度相比商品扩散层分别提高了20％ 和35％.

摘要： 本研究利用不同CVD时长制备了两种不同PyC涂层厚度的涂层炭纤维.研究了PyC涂层厚度对涂层炭纤维形貌、结构成分、精细结构以及拉伸性能的影响.研究表明:随着PyC涂层厚度增加,涂层炭纤维表面粗糙程度增加,炭材料的无定形含量减少,C有序度提高,石墨化度增力.与未涂层炭纤维相比,PyC涂层炭纤维丝束拉伸强度下降,厚度为1.99μm的PyC涂层炭纤维强度保有率为76.0％.

摘要： 现代科技的发展对热管理材料提出了更高、更迫切的需求.由于具有优异的导热性、低热膨胀系数和耐高温性,定向排列碳纳米管和炭/炭复合材料作为理想的轻质、稳定的热管理材料引起了广泛的关注.本文首先介绍了炭材料的导热机制,系统评述了垂直排列碳纳米管阵列和炭/炭复合材料的制备方法,热导率的主要影响因素以及它们在热管理中的应用.总结了材料制备-结构-性能之间的关系,并给出了提高材料导热性能的策略.最后提出了垂直排列碳纳米管阵列和炭/炭复合材料在热管理应用中面临的挑战及今后的研究方向.

摘要： 本文研究了高导热(500～1127W·m?1·K?1)中间相沥青基炭纤维的微观结构特征,初步建立了微观结构特征与导热性能之间的影响关系.通过XRD、拉曼光谱、SEM和TEM对纤维的显微结构进行了系统表征,结果表明,辐射状的纤维结构热导率较高,并伴随着劈裂状结构特征.La对热导率的影响比Lc更加显著,纤维截面上的R值可作为评估热导率的重要参照指标.在本研究所涉及的纤维中,石墨微晶尺寸越大,微晶缺陷越少,石墨微晶片层沿纤维轴向取向度越好,则炭纤维的热导率越高.

摘要： 石墨、炭纤维、炭/炭复合材料等碳基材料广泛应用在航空航天、能源汽车、化工等领域,但炭材料在高温有氧环境下易氧化和不耐氨气、耐划性能较差等缺点,难以满足人们对炭材料越来越苛刻的使用要求,严重制约其发展和实际应用.碳化钽(TaC)具有优异的高温力学稳定性及高温耐腐蚀、耐烧蚀等优点,并与炭材料具有良好的化学相容性和力学相容性,能够对炭材料有效保护,引起国内外研究人员对TaC涂层改性碳基材料的广泛研究.本文系统介绍了在石墨、炭纤维、炭/炭复合材料3种碳基材料表面制备TaC涂层的研究进展,阐述了化学气相沉积工艺(如气体流量、沉积温度、沉积压力)对TaC涂层改性碳基材料的影响规律,讨论了TaC涂层的发展趋势及展望了发展方向.

摘要： 本文利用混酸氧化以及乙二胺接枝的方法得到羟基和氨基官能化炭纤维(CF―OH和CF―NH2),之后进行磺化聚醚醚酮上浆处理,制备了热塑性上浆剂涂层改性的功能化炭纤维(CF―OH―SPEEK以及CF―NH2―SPEEK),并研究表面官能团对热塑性涂层改性炭纤维表面以及复合材料界面性质的影响.结果表明,经表面功能化处理后,炭纤维的表面官能团含量以及表面润湿能力得到了明显的提高.核磁氢谱分析显示,引入的—OH、—NH2等基团与磺化聚醚醚酮发生化学反应,提高炭纤维和上浆涂层之间的结合能力.因此,与磺化聚醚醚酮直接涂层改性的退浆炭纤维(Desized-SPEEK)相比,CF―OH―SPEEK以及CF―NH2―SPEEK与聚醚醚酮复合时界面剪切强度分别提高了6.2％和14.0％,证明表面功能化处理有利于提高热塑性涂层改性的炭纤维复合材料的界面结合能力.

摘要： 为改善炭纤维和聚碳酸酯界面结合性能,制备了含碳纳米管的水性聚碳酸酯上浆剂和水性聚氨酯上浆剂,通过上浆工艺将碳纳米管引至炭纤维表面.分别采用单丝段裂法和定向纤维增强聚合物基复合材料垂直方向拉伸两种方法从微观和宏观两个角度研究了上浆剂种类及碳纳米管含量对复合材料界面结合性能的影响.结果表明:上浆剂可明显改善炭纤维/聚碳酸酯复合材料界面结合性能,由于优异的成膜性,聚氨酯上浆剂改善效果更明显;碳纳米管的加入对复合材料的界面性能有一定改善,在微观评价方法中,碳纳米管改善效果显著,因为碳纳米管可有效阻止界面滑移;在宏观评价中,碳纳米管改善效果不明显,主要是上浆剂的界面黏结发挥作用.

摘要： 为制备储存稳定、适合聚丙烯腈基(PAN)炭纤维原丝生产用油剂,利用三步法合成了一种具有自乳化特性的羟基氨基改性硅油(HA-PDMS),并与商业化的环氧改性硅油产品进行复配制备成炭纤维原丝油剂(P-OA).在PAN生产线上,使用P-OA和日本竹本油剂(J-OA)分别生产上油的PAN原丝P-PAN和J-PAN;对P-PAN和J-PAN进行炭化处理制备相应炭纤维P-CF和J-CF.利用FT-IR和1H-NMR确认HA-PDMS结构;利用激光粒度分析仪、热重分析仪和表面张力仪对P-OA与J-OA进行特性分析;利用摩擦系数仪、毛羽量测试仪、纤维强力仪对上油后的原丝和炭化后的炭纤维进行测试表征和对比分析.结果 表明,上油后的P-PAN单丝拉伸强度较J-PAN有所提高;炭化后P-CF较J-CF拉伸强度、拉伸模量均有提高,而毛羽量显著减小.

摘要： 高强高模炭纤维也称为石墨纤维，使用高温石墨化炉对自制高强中模炭纤维进行连续石墨化处理,制备得到了拉伸强度4.52GPa、拉伸模量550GPa的高强高模炭纤维,实现了M55J级高强高模炭纤维国产化制备技术突破,随后通过国产M55J级高强高模炭纤维制备技术验证,进行了连续化稳定生产.本文研究了石墨化温度对高强高模炭纤维结构与性能的影响,并对三种国产及国外高强高模炭纤维的物理化学结构进行了对比分析,从而为高强高模炭纤维的国产化制备提供指导意义.

摘要： 本文以乙烯焦油为原料,采用常压蒸馏法制备出各向同性沥青,并经过熔融纺丝、预氧化和碳化制备其炭纤维.通过元素分析、热分析、红外光谱、毛细管流变仪及扫描电子显微镜等手段对沥青和纤维进行了相应分析表征.结果表明:沥青中的轻组分含量较高时,其纺丝性能较差,且碳化时纤维易发生融并问题.同时过度的蒸馏,各向同性沥青中将出现中间相,造成其纺丝性能严重下降.在380°C、6h条件下可以制备出具有高软化点和良好纺丝性能的各向同性沥青,其所制备的炭纤维的拉伸强度和模量分别达到670MPa和42GPa.

摘要： 近些年来,微波吸收材料由于其在军事和民用领域潜在的广泛应用,已受到越来越多的关注和研究。炭纤维具有低密度和高强度,常被用于吸波材料中。采用化学气相沉积法,在1000°C下反应4h,成功制得了原位生长SiC纳米纤维改性炭纤维.采用XRD、SEM和TEM对SiC纳米纤维改性炭纤维的微观结构进行了表征,并对其介电性能和吸波性能进行了研究.研究结果表明:SiC纳米纤维主要由茁-SiC相组成,均匀覆盖在炭纤维表面,其直径为几十纳米,长度为几微米;炭纤维经表面SiC纳米纤维改性后,其介电性能发生明显改变,吸波性能得到显著改善.相比于呈强反射特性的未改性炭纤维,SiC纳米纤维改性炭纤维在厚度为1-3.5mm,频率为5.0-17.9GHz时,其反射率峰值均小于-10dB;且当厚度为3.5mm,频率为5.6GHz时,其最小反射率达到了-34.6dB.SiC纳米纤维改性炭纤维可作为理想的轻质、宽频、强吸收的吸波剂应用于微波领域.

摘要： 中间相沥青炭纤维具有强度高、模量大、导热高、热膨胀系数小等优点,高性能沥青炭纤维及其复合材料应用范围越来越广、需求越来越多,特别是在航天航空及一些武器装备上的应用更加迫切。结合体密度、力学性能及微观结构研究了热处理条件(预氧化、炭化)对中间相沥青基炭纤维结构与性能的影响.研究发现,预氧化过程中随着氧化空气速度的增加,炭纤维强度逐渐增加,同时预氧化纤维及炭纤维体密度呈增加趋势.炭化过程中,纤维轴向张力可以在一定程度上抑制劈裂的发生,从而提升炭纤维的力学性能;随着轴向张力的增加,炭纤维强度呈上升趋势.

摘要： 针对一定性能的中间相沥青,研究了纺丝条件(纺丝温度、剪切速率、牵伸倍数等)对中间相沥青基炭纤维结构与性能的影响.研究发现,纺丝温度对炭纤维力学性能、炭纤维体密度、预氧化丝体密度及炭纤维截面劈裂的影响趋势是一致的,并且在325°C下表现出最高值及无劈裂现象;不同纺丝温度条件下,固定纺丝压力或固定剪切速率纺制相同直径的纤维,325°C纺丝温度下的纤维力学性能均最高.另外,纤维的拉伸强度随着剪切速率的增加呈下降趋势,随着牵伸倍数的增加呈增加趋势.

摘要： 中间相沥青为原料制备的炭材料具有非常优异的力学、导电和导热性能,已经应用在航天航空等高尖端领域。中间相沥青是由不同分子结构、不同分子量组分组成的混合物,而且分子量分布很宽,导致沥青中既有各向同性组分又有各向异性组分,两种组分易于分相,影响材料的加工性能和最终形成的炭材料的使用性能.为解决这一问题,利用热沉降、热过滤的方法有效分离了各向异性组分与各向同性组分,制备了100％各向异性的中间相沥青.对于热过滤的方法来说最大的问题在于,过滤过程中容易堵塞滤板,使得热过滤过程无法正常进行。用热沉降的方法时,很难明确地判断各向同性组分与各向异性组分的界面,导致收率低。从制备的炭纤维形貌来看得到的炭纤维呈现出各向异性的结构,说明了该方法有效的将各向同性组分与各向异性组分进行了分离。

摘要： 针刺预制体具有生产周期短、成本低、层间强度高、可设计性强等优点,其在高温复合材料的应用日益成熟.本文综述了国内外在针刺炭纤维预制体的成型技术、性能、应用方面的研究现状,分析了国内外差距,并对国内针刺预制体发展方向提出建议.当前国内针刺预制体研究最大的问题是欠缺针刺炭纤维增强理论与结构设计方法，有必要进行预制体结构、纤维形态、纤维含量、纤维分布与最终C/C复合材料性能间关联体系的系统性研究，发展针刺预制体的增强理论，根据材料使用环境，依据性能要求，立足于预制体结构设计与复合材料的相关理论与试验验证，进行针刺预制体的设计研究，为材料性能提高及工程应用提供理论指导及试验基础。

摘要： 以不同厂家生产的3种T700级炭纤维T700SC、UT500和CFT700为研究对象,采用SEM、AFM对纤维的表面形貌和粗糙度进行表征,通过表面/界面张力仪对炭纤维的表面能和浸润性能进行分析,然后对炭纤维/环氧618复合材料的层间剪切强度和断面形貌进行分析,以探讨炭纤维表面特性和浸润性能与复合材料界面性能的关联.结果表明,T700SC纤维表面光滑,粗糙度较小,UT500和CFT700纤维呈现表面沟槽状态,粗糙度较大.与T700SC纤维相比,UT500和CFT700纤维表面能更高,与环氧树脂具有更好的浸润性能.ILSS测试和断面分析结果表明,T700SC纤维复合材料ILSS为67.34MPa,界面结合较差;UT500和CFT700复合材料ILSS分别为79.54MPa和85.69 MPa,界面结合较好.炭纤维浸润性能与复合材料的宏观ILSS性能具有较好的一致性.

摘要： 以3种高软化点各向同性沥青(分别由天津合兴、济宁碳素和东岛碳素提供,依次简记为TJ、JN、SC)为原料,经熔融纺丝制得纤维原丝,然后通过预氧化(240°C)、炭化(1000°C)和石墨化(2000°C、3000°C)处理得到各向同性炭(石墨)纤维.采用红外光谱和热重分析对不同沥青原料的分子结构和热稳定性进行了比较,并对其可纺性及其所制炭(石墨)纤维的形貌、结构和性能进行了表征.结果表明,3种原料沥青所含官能团大体相似,其热稳定性存在差异,纺丝效果明显不同,JN和SC沥青的热稳定性较好其可纺性也较好,TJ沥青的热稳定性比较差其可纺性不理想;不同沥青所得炭(石墨)纤维内部晶体结构相差不大,随热处理温度的提高,纤维内部石墨微晶逐渐发育,但微晶生长有限;同种沥青所得纤维,随热处理温度提高,纤维直径逐渐减小,纤维拉伸强度呈先增加后减小的趋势,断裂伸长率逐渐减小,纤维杨氏模量逐渐增大,轴向电阻率逐渐减小;2000°C石墨化SC纤维(Φ=30μm)的物理性能较好,其拉伸强度和杨氏模量分别为0.95GPa和59.7GPa,其断裂伸长率为1.59％,室温轴向电阻率为30.53μΩ·m.

摘要： 炭纤维增韧碳化硅复合陶瓷材料作为最新一代的轻量化摩擦制动材料,在国际市场上已经在众多高端汽车获得规模应用.以自主研发快速液相热解沉积制备飞机连续纤维C/C刹车盘技术为基础,再通过陶瓷化技术,研制出连续纤维增韧的C/SiC刹车材料;通过摩擦磨损试验,研究了C/SiC材料的制动性能,结果表明该材料具有摩擦系数稳定、无制动衰减、磨损量小且无噪声等特点,适于在汽车制动等领域进行应用研究.

摘要： 本申请公开了一种柔性可卷曲的炭纸，所述炭纸的厚度为0.15～0.25mm，体积密度为0.20～0.45g/cm3，孔隙率为70～90％；柔性强度为20～60Mpa，弯曲程度为60～180°；面电阻率≤100mΩ·cm；热导率≥0.8W/(m·K)。本申请还公开了其自身及其中间体的加工工艺及相关的加工系统。

摘要： 本发明属于炭纤维材料技术领域，具体涉及一种基于稻秆源醋酸纤维素电纺制备柔性多孔炭纤维膜的方法及得到的柔性多孔炭纤维膜和其应用。该方法包括以下步骤：1)采用静电纺丝法制备稻秆源醋酸纤维素与聚乙烯吡咯烷酮的柔性复合纤维膜；2)将步骤1)得到的柔性复合纤维膜洗去其中的聚乙烯吡咯烷酮，并脱乙酰化，得到多孔纤维素膜；3)将步骤2)得到的所述多孔纤维素膜进行煅烧，得到柔性多孔炭纤维膜。本发明所提供的柔性多孔炭纤维膜具有很高的比表面积，高吸附容量，且循环稳定性好。

摘要： 本发明公开一种制备超疏水活性炭纤维的方法及所制备的超疏水活性炭纤维，所述方法包括以下步骤：将干燥的活性炭纤维用冷等离子体处理；然后用动态吸附法将等离子处理后的活性炭纤维吸附一定量的氟碳醇气体；最后经过热处理在活性炭纤维表面和微孔内壁形成一层均匀的超疏水涂层。本方法制备的活性炭纤维改性材料具有超疏水的表面化学性能，克服了炭材料易吸湿的缺点，提高了活性炭纤维对含水VOCs的吸附能力。与浸渍法和喷涂法相比，动态吸附氟碳醇法能有效避免活性炭纤维堵孔，保证了活性炭纤维的比表面积和吸附能力。

摘要： 本发明公开了一种功能性石墨烯改性提高炭纤维或炭纤维复合材料耐腐蚀的方法，该方法是在采用聚四氟乙烯对炭纤维或炭纤维复合材料进行表面改性过程中，通过引入功能性石墨烯可以提高聚四氟乙烯与炭纤维或炭纤维复合材料之间的结合性能，使聚四氟乙烯在炭纤维或碳纤维复合材料表面形成更加完整和强结合力的疏水防腐网络结构，得到强疏水、强耐腐蚀、耐久性好的炭纤维或炭纤维复合材料；特别是该方法可以获得用于质子交换膜燃料电池的疏水性碳纤维炭纸，提高其在苛刻环境下使用的耐腐蚀性能和耐久性，且该方法操作简单，能够实现大规模生产。

摘要： 本发明由活性炭纤维、短纤维、粉状活性炭、改性纤维素以及加工助剂等制成活性炭纤维复合材料，作为高效活性炭滤芯的吸附材料，克服了活性炭纤维毡强度差、易掉毛的不良问题，保留了活性炭纤维丰富、均一的微孔结构，又具有高品质粉状及颗粒状活性炭所有的大量介孔(即中孔)，因此吸附量大、适用吸附有机物范围广，并且材料制备得到的滤芯耐高温、耐酸碱，能广泛运用于PCB行业的电镀生产线。

摘要： 本发明属于炭纤维材料技术领域，具体涉及一种基于稻秆源醋酸纤维素电纺制备柔性多孔炭纤维膜的方法及得到的柔性多孔炭纤维膜和其应用。该方法包括以下步骤：1)采用静电纺丝法制备稻秆源醋酸纤维素与聚乙烯吡咯烷酮的柔性复合纤维膜；2)将步骤1)得到的柔性复合纤维膜洗去其中的聚乙烯吡咯烷酮，并脱乙酰化，得到多孔纤维素膜；3)将步骤2)得到的所述多孔纤维素膜进行煅烧，得到柔性多孔炭纤维膜。本发明所提供的柔性多孔炭纤维膜具有很高的比表面积，高吸附容量，且循环稳定性好。

摘要： 本发明提供了一种高性能活性炭纤维的制备方法及由其制得的高性能活性炭纤维，属于活性炭纤维制备领域。该制备方法为将纤维原料经改性剂浸渍，干燥，得到改性后的纤维原料；将所得改性后的纤维原料于磷酸溶液中浸渍，干燥；将得到的产物进行炭化，水洗，干燥后即得。所得高性能活性炭纤维无粘并硬化问题，比表面可达到2200m2/g以上，产品得率不小于40％，解决了高磷酸负载率对人造纤维的过度溶解或水解破坏问题。

摘要： 本发明公开一种制备超疏水活性炭纤维的方法及所制备的超疏水活性炭纤维，所述方法包括以下步骤：将干燥的活性炭纤维用冷等离子体处理；然后用动态吸附法将等离子处理后的活性炭纤维吸附一定量的氟碳醇气体；最后经过热处理在活性炭纤维表面和微孔内壁形成一层均匀的超疏水涂层。本方法制备的活性炭纤维改性材料具有超疏水的表面化学性能，克服了炭材料易吸湿的缺点，提高了活性炭纤维对含水VOCs的吸附能力。与浸渍法和喷涂法相比，动态吸附氟碳醇法能有效避免活性炭纤维堵孔，保证了活性炭纤维的比表面积和吸附能力。

摘要： 本发明提供了一种超薄炭纤维纸的生产工艺，其特征在于，所述炭纤维纸的采用纳米改性树脂粉的方式，有利于纳米材料和炭纤维混合均匀性，制备的炭纤维纸厚度为0.02～0.12mm。本发明还公开了对应的超薄炭纤维纸、其制备设备，以及对应的炭纤维纸坯的制备工艺及设备。

摘要： 本发明公开了一种酸洗活性炭纤维和载银活性炭纤维制备方法及过滤片/圈，广泛应用于锂电池电解液、电解液添加剂等化工产品生产过程中，能有效脱色并去除化学液体内有机物。经酸洗和载银工艺处理后的载银活性炭纤维片材进一步加工为适应用各种形式的净水产品，大量使用于饮用水净水和卫浴净水等领域。本发明酸洗活性炭纤维的制备包括以下步骤：原材料准备、高温煮洗、漂洗脱水、蒸馏水清洗和干燥，提高活性炭纤维的吸附活性。载银活性炭纤维的制备包括载银络合、覆盖无纺布、成型和封边工序，具有较好的抗菌活性，经酸洗和载银的活性炭纤维双面覆无纺布，加上封边处理，可有效防止活性炭纤维内部的细微纤维随液体出而影响活性炭纤维的吸附活性。