热重分析仪研究中间相沥青纤维的炭化.pdf

第36豢第4期
冶工程
2016年06月
MINING AND ME.URGICAL, ENGINEERING
August 2016
热重分析仪研究中间相沥青纤维的炭化
余芬,陈雷,费又庆
(1南人学材料科学与程学院,湖南长沙4I0082:2.湖南人学汽车车身先进设与制造国家重点实验卒,湖南长沙4I0082)
摘要:采用热乖分析方法对不同氧化条件下制各的泑青预氧化纤维的炭化失重过程进行了退踪研究,利用傅?叶变换红外光谱
(FT-R)、热軍质暗联H(TXG-MIS)、扫描电鏡以放维强伸仪分标了氧化细雑的官能州和炭化过私形成的气相产物的分布,以放
纤维产品的做观结构和力学性能。结果表明:不同氧化条件下制备的预氧化纤维的炭化DTG曲线在起始失重温度、最大失重速率
以及碳收率等方面具有明显的差异。随着氧化程度提高利纤维内部交联加深,失重曲线上的炭化反应向高温移,碳收率下降,行
到的磯纤维芯部徴品熔融得以控制,且力学性能坟善。但氧化过度时磯纤维的力学性能会明?下降。利用T"G;研究沥青纤维的
炭化过对氧化工艺的制定以及结构、件能预测只有定的指导意义。
关键词:磯纤维;屮间相沥青纤维;热重分析:炭化;氧化
中图分类号:'TR34
文献标识码
dlsi:10.39069/j-isn.025.3-6)99.2016.0)4.()26
文章编号:0253-60902016)04-0100-04
mvestigating Carbonization of Mesophase Pitch Fibers by
Thermo-gravimetric Analysis
YU Fen.=, CHEV Lci, FEI You-qing
1. College of aterials eence and Engineering, un verity, hangh 410082, Hunan, Ch e 2.Stte e
Laborutory faduuneed Design n Mun tluring or Vehicle Body, Hunan niversity, hangs 410082, Huu
Abstract: The weighl loss during lie cr: iz lion of mesop e pitch ibers under iler L oxidation conditions was
monitored y themogravimetric analysis(TG). The Mure tional roups o lhe oxidized ilers, lhe dislribution of us
products, as well as the mierostructure and mechanieal properties of the carbonized fibers in the proess of carbonization
were (harc e rized b ourier Iran or in rare s ro py(MT-R), thermogravimetric: mass spe rory(TG-MS),
opy (SEY
eurves of the pre-oxidized fiber had i ific n differ e in an initial weight-los temperature, maximum weight-los
rate and carbon yield. With the intensification of oxidation and internal cross-linking of the pitch fibers, the carbonization
reaction was shifted to higher temperaturc on the weight-loss eure while the carbon yicld decreascd, Ieading to carbom
filers with usion-free core crystallites and improved mechanical properties. But excessive oxidation could result in poor
IE hanical Pro rit Tl, inve ligating he cr or ilion pro s o pilch Mi): s with Ihe mogr vim rit nalysis hs
bere ils Ior esl ab lishing oxidation proeess and predicting the struclure and performance ol carbon fibers
Key words carbon fiber; mesophase pitch fiber; TC; carbonization; oxidation
中间和泑青基炭纤维以泑青为原料,经熔融纺丝、保持纤维在纺丝过程中形成的微品取向-7の。许多学
倾氧化、炭化或石墨化而制得,出下其石墨结品沿纤维者从纤维氧含量う质量变化以及反类型上研究和表
轴向高度取向而其有高模量和高导热的优点,作为优征了预氧化行为0。然而,氧化与炭化足两个
异的增强材料し广泛应用于航航天、兵疗机械、土木相关的过程,预氧化过程形成的含氧官能团·股都
建筑等领城6。预氧化和炭化都足中河相沥青基炭会在炭化过程中分解,因此利用热重分析方法研究炭
纤维制备过程的重要T序,沥肖纤维通过領化交联由化过程的尖重变化规律即可简便地评价纤维预叡化
热塑性向热性转,从而在炭化高温下不发生融,效果
1:牧稿日期:2016-02-02
基金项目:南人学汽车车身先进设计与制造国家車点实验课题(734215002)
作者筒介;余芬(1991-),女,南岳阳人,预上研究牛,す要从事中间相泑青莱碳纤继热处理工ど的研究
通讯作者:费又庆(1963-),男,内蒙占人,教授,树上研究生导,主要从事高性能纤复合材料研究