利用液晶相分離調控高性能瀝青基碳纖維的結構與性能

《利用液晶相分離調控高性能瀝青基碳纖維的結構與性能》是依託廈門大學，由劉安華擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：利用液晶相分離調控高性能瀝青基碳纖維的結構與性能
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉安華
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

已有的研究表明改變中間相瀝青的性質是調控高性能瀝青基碳纖維的結構與性能的有效方法之一。本項目通過將各向同性煤瀝青或石油瀝青摻雜到AR樹脂中，高溫熔融混合製得二元不相容共混物,利用液晶相分離的方法，調控高性能瀝青基碳纖維截面結構、微晶和缺陷等與性能。一方面利用各向同性煤瀝青或石油瀝青與AR樹脂在結構和性質上的差異而導致的相分離，調控中間相瀝青的性質，改變中間相的取向排列和織構變化，探索影響高性能瀝青基碳纖維結構與性能的因素；另一方面共混物在噴絲孔中的流動性質影響著兩組分在纖維中的分布，以及碳纖維的結構和性能。使用流變儀、透射電子顯微鏡等測試方法，研究兩組分的流變性質和碳纖維結構與性能之間的關係。同時，AR樹脂與各向同性瀝青混合形成的二元不相容共混物對纖維的氧化和碳化性能等的影響規律也將予以系統的研究。

結題摘要

高性能瀝青基碳纖維因其具有高強高模、高導熱率和低密度等優點，在航空航天和民用領域具有重要的用途。經熔融紡絲得到的纖維中的形狀、織構、有序度等基本結構信息，經後序穩定化、碳化、和石墨化工藝，遺傳到碳纖維中。因此，中間相瀝青基碳纖維的性能由先驅體原料的性質和紡絲條件共同控制。對紡絲原料的性質進行調控，是調控碳纖維結構及性能的根本途徑。 因此，在本基金中主要研究了控制高性能瀝青基碳纖維截面結構的因素。首次利用液晶相分離調控中間相瀝青基碳纖維的結構與性能。選擇萘系中間相瀝青和各向同性煤瀝青做為原料，利用二者共混過程中產生的微相分離，調控高性能瀝青基碳纖維的結構與性能。結果發現，減小中間相瀝青的疇結構，可以改善瀝青基碳纖維的截面劈裂現象，以及提高其力學性能。研究還發現，萘瀝青與各向同性瀝青的微相分離結構有利於提高原絲的氧化交聯活性，對製備大直徑中間相瀝青基碳纖維（如碳芯）具有重要的科學意義。