一、制约我国炭纤维工业发展的原因分析（论文文献综述）
颜凤[1]（2021）在《炭化牵伸对中间相沥青基炭纤维结构和性能的影响》文中认为中间相沥青基炭纤维具有高模量、高导热、低密度、低热膨胀系数等优异性能,在航空航天、汽车工业、新能源科技和体育器材等领域应用广泛。炭纤维的物理性能与其内部微观结构（如石墨微晶尺寸、石墨片层取向以及结构缺陷等）密切相关,受高温热处理工艺影响较大。炭化阶段是炭纤维内部乱层石墨结构形成的关键时期,炭化过程中纤维结构的调控和干预（如牵伸处理）对后续石墨微晶结构的发展至关重要,从而提高炭纤维的最终物理性能。本论文以采用两种不同的炭化方式（分别为间歇式炭化加张和连续式炭化牵伸）对中间相沥青基低温热处理纤维束丝（直径约20μm,250根,丝长约1 Km）进行处理,主要考察了炭化温度、时间及张力大小等工艺参数对中间相沥青基炭纤维微晶结构演变及其力学性能、导电性能和导热性能的影响。研究工作取得的主要结论如下:（1）对纤维定长丝束进行间歇式炭化加张时发现,炭化过程施加适当的张力有助于改善炭纤维内部结构,其类石墨微晶发育较好,晶面间距d002减小,微晶尺寸增大,纤维内部微孔较细且窄,类石墨微晶沿纤维轴向排列有序度增大,从而提高炭纤维的拉伸力学性能和导电导热性能。但是炭化过程中张力不宜过大,否则会使纤维出现更多缺陷（如应力过大导致断裂、劈裂角度增大）,使纤维的物理性能降低。（2）在间歇式炭化过程中采用“一段式”（400～1000℃）恒张力处理,炭化纤维拉伸强度随张力大小（0～4%）先增加后降低,2%张力所得纤维力学性能较好,其3000℃石墨化纤维的石墨化度为87.21%,轴向取向度为85.74%,拉伸强度为1.32 GPa,拉伸模量为422.11 GPa,轴向电阻率为2.06μΩ·m,轴向热导率为635.93 W/m·K。针对中间相沥青及其纤维热分解行为及规律,采用“二段式”变张力热处理,即在低温阶段（400～700℃）和高温阶段（700～1000℃）分别施加1%和2%张力,相比于“一段式”炭化加张,“二段式”更有利于炭纤维晶体结构的生长和物理性能的提升,最终所得中间相沥青基石墨纤维的石墨化度达到91.86%,取向度为85.94%,拉伸强度和拉伸模量分别为1.39 GPa和435.72 GPa,轴向电阻率为1.99μΩ·m,轴向热导率为653.64 W/m·K。（3）在纤维长丝连续式炭化牵伸过程中,相比于采用各温区恒定温度热处理（固定其它条件如牵伸比）,采用阶梯式升温（即设置炭化炉四个连续温区温度为500-580-680-780℃）更有利于炭纤维微晶尺寸的增大和有序堆叠,从而提高炭纤维的力学性能和导电导热性能。炭化时间越长,所得炭纤维的微晶尺寸越大,类石墨片层沿纤维轴取向越好,其物理性能（如拉伸强度、拉伸模量和导电导热性能）明显提高,例如炭化40 min后的石墨化纤维力学性能较4 min样品增大10%。炭化牵伸比为0.965时所得炭纤维物理性能较好,牵伸比不宜施加过大,否则导致纤维物理性能下降。纤维丝束经过阶梯式升温（500-580-680-780℃）牵伸（牵伸比0.965）处理40 min,再1000℃炭化和3000℃石墨化处理,所得中间相沥青基石墨纤维的拉伸强度和拉伸模量分别为1.59 GPa和444.06 GPa,轴向电阻率为1.66μΩ·m,轴向热导率为768.95 W/m·K。（4）中间相沥青基纤维丝束在低温炭化阶段施加牵伸作用调控纤维内部结构效果明显,能够有效促进中间相沥青基炭纤维微晶结构发育,使得类石墨微晶晶面间距减小,微晶尺寸增大,微晶堆叠有序程度提高,沿纤维轴取向变好,类石墨层片的原有褶皱和扭曲及缺陷被减弱,而且纤维内部微孔变细且窄,从而显着提高最终炭（石墨）纤维拉伸力学性能和导电导热性能。
徐辉涛[2]（2020）在《萘系中间相沥青基炭纤维及其高导热炭/炭复合材料的制备研究》文中认为随着科学技术的不断发展,各种高新技术行业对散热材料的要求越来越高,传统的导热材料已经无法满足日益增长的散热需求。沥青基炭纤维及其炭/炭（C/C）复合材料因具有轻质、高导热、高模量、低热胀等优点成为当前热管理领域的研究热点。炭材料的微观结构对其性能有着重要的影响,而沥青基炭纤维及其C/C复合材料的微观结构很大程度上又取决于原材料的性质。因此,本文研究了萘系中间相沥青分子结构对炭纤维结构和性能的影响,并进一步研究了炭纤维和基体炭对C/C复合材料结构和性能的影响。本文的主要研究内容如下:（1）分别以采用HF/BF3催化萘一步法制备的中间相沥青（AR-MP）和采用AlCl3催化萘两步法制备的中间相沥青（N-MP）为原料,制备了高性能炭纤维,研究了分子结构差异对其炭纤维结构和性能的影响。AR-MP呈现出半刚性的棒状分子结构,含有更多的环烷结构和甲基侧链,使得预氧化纤维的碳平面取向更好,石墨化纤维具有更好的取向度和更大的石墨微晶尺寸,纤维的热导率达到了716W/（m·K）。N-MP具有刚性的圆盘状的分子结构,芳香度高,使得预氧化纤维在热处理过程中分解量较少,从而有利于降低石墨化纤维中的缺陷,纤维的拉伸强度达到了3.47 GPa。（2）采用商业化P25炭纤维、自制的HNU-1炭化纤维和HNU-2石墨化纤维分别作为增强体,通过化学气相渗透（CVI）和沥青浸渍（PIP）等工艺制备了三种一维C/C复合材料,研究了炭纤维对C/C复合材料结构和性能的影响。P25炭纤维的拉伸强度和石墨微晶尺寸较小,导致C/C复合材料的力学和导热性能较低;HNU-1炭化纤维在热处理过程中发生收缩和劈裂,在纤维与基体界面产生孔隙,从而降低了C/C复合材料的力学和导热性能;HNU-2石墨化纤维具有较大的石墨微晶尺寸且与基体炭结合紧密,C/C复合材料的轴向热导率和弯曲强度分别能够达到715 W/（m·K）和190.2 MPa。（3）采用低温炭化的沥青基炭纤维（X、Y轴方向）与高强度聚丙烯腈（PAN）基炭纤维（Z轴方向）编织成三维预制体,通过热压、中间相沥青浸渍（MPI）和煤沥青高压浸渍（IPI）等工艺制备了三维C/C复合材料,研究了炭纤维和基体炭对C/C复合材料结构和性能的影响。低温炭化纤维的强度较低,在热压的过程中发生断裂,减少了C/C复合材料的传热通道和受力载体,导致材料的导热和力学性能较差;预制体经过1000℃炭化后,C/C复合材料的连续性和致密性得到提升,二维平面内的热导率和弯曲强度分别达到了400 W/（m·K）和90.4 MPa。各向同性沥青炭中无序炭的含量较高,降低了C/C复合材料的导热性能;中间相沥青炭的石墨化程度较高,导致C/C复合材料石墨微晶的尺寸更大,二维平面内的热导率达到了362 W/（m·K）。
王邓峰[3]（2020）在《中空萝藦绒及其活性炭纤维的制备与吸附性能研究》文中进行了进一步梳理萝藦绒（Mj-fibers）系我国特色中草药萝藦植物的种子绒毛纤维,具有高中空异形结构特征,资源丰富;但其不含药用活性成分,被视为低值伴生物,尚未加以利用。本论文首次系统制备了萝藦绒纤维及其活性炭纤维,并对各自结构与吸附性能做了基础性研究。本课题的实施可为生物质原生纤维的深加工和高值化再利用提供有效借鉴,具有重要的学术和实用价值。1、萝藦绒纤维的系统表征:系统测定该纤维化学组成分及含量,对其微观结构、表面化学结构、聚集态结构和热稳定性进行全面测试与表征。结果表明:萝藦绒是一种以纤维素和半纤维素为主的天然纤维,具有高度中空（>90%）和截面异形（“十字花”型）结构特征,其力学性能较差,但具有超轻蓬松特性,密度可达0.33 g/cm3;此外,纤维表面富含蜡质,使其具有优异的亲油疏水性,与纯水静态接触角为105.4°。2、萝蘼绒的吸油及油水分离性能:基于萝藦绒中空疏水特性,将其应用于吸油和油水分离,系统分析纤维对不同油剂的静态吸油性能、保油性能及重复使用性,同时构建纤维过滤体系探究其油水分离能力。结果表明:萝藦绒与不同油剂静态接触角均为0°,纤维间隙及其中空结构特性使其对于植物油、机油和柴油油剂饱和吸附倍率高达81.52、77.62和57.22 g/g,满足准二级动力学方程,12 h重力沥干后保油率仍达79.1%、75.4%和72.0%,经8次循环使用吸油倍率分别下降23.4%、22.2%和20.7%;此外,纤维具有较高的油水分离性能,4次过滤后分离效率可达98%。3、萝藦绒活性炭纤维的制备与表征:以萝藦绒为原料,采用NaOH去除纤维表面蜡质,而后采用高渗性复配磷酸活化液处理萝藦绒,最终经过预氧化、炭化等工序制备出萝藦绒活性炭纤维。采用SEM及EDS观察发现,制备的MACFs呈中空管状,内外表面明显刻蚀,研磨后呈“积炭状”,表面存在N、P和O元素分布;光谱分析结果进一步表明MACFs表面富含酸性官能团,亲水性好,并具有无序的类石墨微晶化结构。此外,采用BET-BJH方法对炭纤维分析,发现MACF-600性能最优,其孔径和孔容分别达1799.582 m2/g和1.613 cm3/g,并具有发达的介孔结构。4、萝蘼绒活性炭纤维的亚甲基蓝吸附性能:以MB溶液为模拟染料废液,考察不同MACFs吸附性能,并分析其对于MB的吸附性能及机制。结果表明:MACF-600具有最佳吸附性能,其吸附过程符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir模型,以物理吸附为主,理论最大吸附量达947.37 mg/g;热力学分析结果表明,吸附吉布斯自由能△G0<0,吸附焓变△H0>0,表明吸附系自发过程,与温度直接相关;同时,染液pH的降低及电解质浓度升高均会降低炭纤维为表面负电势从而抑制MACFs对MB吸附性能;此外,MACFs对于高浓度MB废液具有优异动态过滤性能。综上,萝藦绒纤维自身具有的高中空、纵向异形、端部开口、表面疏水等特征,赋予其高效的吸油和油水分离性能;基于磷酸活化热处理制备的活性炭纤维具有高中空、双表面结构特征,形成了发达孔隙结构,用于亚甲基蓝的吸附表现出优异性能。本论文的研究将为油污及染料废水的治理提供了新方案,同时还拓宽了高性能生物质活性炭纤维的前驱体来源,亦对萝藦绒的高值化利用具有重要意义。
孙立昊[4]（2020）在《PAN基碳纤维皮芯结构的形成过程及去除方法》文中进行了进一步梳理聚丙烯腈（PAN）基碳纤维不仅继承了碳材料的固有属性,同时还有纤维的柔软性和可纺性,是高性能复合材料的新型增强体。PAN基碳纤维是通过纺丝、热稳定化和碳化三个阶段制得的,然而皮芯结构非常容易在制备过程中形成并遗传给碳纤维,从而影响碳纤维的最终性能。因此,为了制得高性能的PAN基碳纤维,了解皮芯结构的形成过程、掌握消除皮芯结构的方法是十分有意义的。针对上述问题,本论文主要进行以下内容的研究:（1）PAN基纤维在湿纺过程中的微结构变化通过湿法纺丝,将PAN基共聚物纺成原丝。采用广角X射线衍射光谱（WAXD）小角X射线散射（SAXS）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、定量纳米力学性能测试（QNM）等检测技术,系统研究了PAN基纤维在湿纺过程中微结构的变化,详细探讨物理皮芯结构的形成原因及其遗传特性。WAXD和SEM检测结果表明,凝固成型阶段的初生纤维具有均匀的三维微原纤网络结构,结晶度低且无取向。皮部和芯部凝固速度的不同导致物理皮芯结构在湿纺初期阶段就已经形成。随着牵伸力的增长,结晶度和取向度首先在纤维皮部区域增长,然后在芯部区域增长。纤维内部不均匀的力分布导致了物理皮芯结构变得更明显。SAXS和SEM检测结果表明,在凝固成型阶段,不同尺寸的圆孔随机分布在微原纤网络中。孔的形状、体积分数强烈依赖于微原纤网络的致密度。随着微原纤网络的异质性收缩,孔的体积分数减小,形状变得细长,且皮部区域的致密度高于芯部。AFM和QNM检测结果表明,蒸汽牵伸工艺可以改善纤维芯部区域的原纤网络结构,是消除物理皮芯结构、制备匀质PAN基原丝的关键步骤。（2）PAN基纤维在热稳定化过程中的微结构变化通过梯度热稳定化工序,将PAN基原丝制成预氧丝。采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-IR）、AFM、纳米红外（nano-IR）、WAXD、SEM、X射线能谱仪（EDS）、光学显微镜（OM）以及纳米洛伦兹接触共振（nano-LCR）等检测技术,系统研究了PAN基原丝在热稳定化过程中的微结构变化,详细探讨了化学皮芯结构的形成原因及其遗传特性。ATR-IR、AFM、nano-IR检测结果揭示了特殊官能团在纤维内部的径向分布,分析结果表明氧气在纤维内部的浓度梯度分布导致了化学皮芯结构的形成。在氧气充足的条件下,大量的梯形芳香环在纤维皮部区域形成,主要通过氧引发的脱氢反应发生分子间交联。在缺氧条件下,大量的孤立芳香环在芯部区域形成,分子间交联主要依靠共聚单体的浓度以及共轭多烯结构发生的迪尔斯-阿尔德反应。此外,用SEM和OM观察了皮部和芯部断裂形貌和抛光形貌的不同,为纤维内部的晶体转化提供了证据。进一步地,首次通过nano-LCR测试得到了纤维内部更精确的模量分布,测试结果进一步证实了热稳定过程中发生的分子间交联、晶体结构重排过程及化学皮芯结构的形成过程,（3）稳定化效率对皮芯结构的影响通过调控进料口压力、热稳定温度和时间,制得不同直径、不同热稳定效率的PAN基纤维。采用差示扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TGA）、OM、SEM、密度梯度柱（DGA）、拉曼光谱（Raman）、WAXD以及拉伸试验机等检测技术,详细探讨了纤维直径、热稳定效率对PAN基碳纤维皮芯结构和性能的影响。OM和SEM检测结果表明了预氧丝的皮芯结构会在后续的碳化过程中遗传给碳纤维,进而影响碳纤维的最终性能。细旦化的PAN基原丝更适合高效热稳定化工艺;SEM和Raman检测结果表明提高稳定化效率可降低氧气向纤维内部扩散的速度。在氧气扩散速率较慢的条件下,更容易在纤维面内方向形成连续的共轭层,这有益于PAN基碳纤维拉伸强度的提高;当稳定化效率增加到一定程度时,化学皮芯结构容易出现,这将导致PAN基碳纤维的拉伸强度降低;WAXD和拉伸试验测试结果表明通过调节热稳定化效率不仅可以提高了碳纤维的拉伸强度,也有效解决了高强度碳纤维模量过高的问题。
廉博博[5]（2020）在《气体扩散层用炭纸的结构与性能研究》文中进行了进一步梳理气体扩散层作为燃料电池的核心材料,其主要使用炭纸作为基底层。目前,炭纸在国外已经实现商业化生产,而在国内仍停留于实验室研发阶段。关于炭纸的批量化制备仍存在以下关键问题亟待解决:其一,炭纤维的分散性和成纸匀度较差,难以获得具有稳定结构和性能的炭纸;其二,缺乏对热处理过程中基体、炭纤维、炭纸结构及其性能演变的研究,无法对批量化制备炭纸提供理论和技术指导。因此,本论文针对这些问题开展了以下研究工作:（1）采用尘埃匀度仪对炭纸原纸的匀度和纤维絮团进行了定量分析,并探究了纤维长度、分散剂对絮团分布和原纸匀度的影响,同时揭示了原纸匀度和纤维絮团与原纸性能之间的关系。研究发现,炭纸原纸中存在不同尺寸的絮团,各尺寸絮团的絮团面积随絮团尺寸的增加呈现先降低后增加的趋势。随着纤维长度的增加,大尺寸絮团的面积增加最为显着。在最佳PEO用量下,由2、4、6、8 mm炭纤维所制备的原纸的匀度指数分别下降了32.6%、49.9%、53.5%、39.8%,其中,PEO对大尺寸絮团具有更加显着的分散效果。随着匀度指数的增加,原纸的表面粗糙度逐渐增大,拉伸强度逐渐下降,平均孔径和最大孔径逐渐增大,由2 mm炭纤维制备的原纸其面电阻率逐渐增大,而由4、6、8 mm炭纤维制备的原纸其面电阻率基本不变。（2）探究了不同纤维长度、炭化温度、树脂炭含量和应力对炭纸的组成、结构及性能的影响。结果表明,在400-700℃,炭纸的面电阻率和力学性能显着下降。在1000-1600℃范围内,随着温度的升高,纤维与基体之间的相互作用逐渐增强,发生了应力石墨化现象,炭纸的面电阻率和表面粗糙度逐渐降低,强度和韧性逐渐提高。增加纤维长度有利于提高炭纸的力学性能和导电性,但较长的纤维所制备的炭纸中存在较多的絮团,从而导致8 mm样品的力学性能和导电性低于4 mm样品。此外,当上胶量为300%时,炭纸的层间结合性较好,纤维与基体的相互作用较强,此时炭纸的拉伸强度、弯曲强度及弯曲位移相对于上胶量为60%分别提高了100%、180%、280%,面电阻率下降了62%。通过在炭化阶段施加一定应力可以抑制树脂炭的自由收缩,减小基体的开裂,提高炭纸的质量收率,从而减小炭纸的表面粗糙度,提高炭纸的力学性能。其中,当施加应力为900 Pa时,炭纸的拉伸强度和弯曲强度较未施加应力时分别提高了133.4%和57.6%。（3）探究了石墨化过程中炭纸结构与性能的演变。结果表明,在2400℃时,炭纸整体的石墨化度达到了83.6%,通过偏光显微镜观察到纤维-基体界面处的基体区域呈现各向异性,相比炭纤维,基体具有更高的石墨化度,此时纤维长度对炭纸导电性的影响较小。随着石墨化温度的升高,炭纸的拉伸强度和挺度呈现先升高后降低的趋势,在2100℃时具有最大值。在以上研究结果的基础上,进行了原纸的中试实验,并将中试原纸制备为炭纸,与手抄片制备的炭纸、商品样的性能进行了比较。可以发现,中试原纸制备的炭纸其力学性能和导电性优于手抄片制备的炭纸、Avcarb-P75,接近于Toray-060。（4）探究了小直径炭纤维和石墨粉的添加对炭纸结构及性能的影响。结果表明,当小直径炭纤维含量为30%时,炭纸的面电阻率可降至12.10 mΩ·cm,相较于未添加时降低了9.2%;拉伸强度为12.98 MPa,弯曲强度为33.37 MPa,相较于未添加时分别提高了12.5%和30.9%。当石墨粉含量为10%时,炭纸的面电阻率为9.75 mΩ·cm,相较于未添加时降低了26.8%;拉伸强度为13.13 MPa,弯曲强度为32.77 MPa,相较于未添加时分别提高了13.9%和28.6%,并且经过石墨化后,石墨粉具有更显着的增强效果。上述现象表明小直径炭纤维和石墨粉的添加均可以改善炭纸的电阻率和力学性能。
胡黎明[6]（2020）在《基于稻秆源醋酸纤维素电纺构筑光催化材料及性能研究》文中研究指明资源短缺和环境污染是关系到人类生存与发展的重大难题,寻找新的可再生资源和解决环境污染问题是全世界科研工作者关注的焦点。湖北省是农业大省,水稻是主要种植作物,稻秆资源丰富、量大、面广,用则利,弃则害。本文以稻秆为原料,研究纤维素的分离提取,经调控乙酰化反应制备适合电纺的稻秆源醋酸纤维素（CA）。以CA和商品TiO2（P25）等为原料,研究了电纺制备大比表面积的多孔炭纤维和多孔CA/P25柔性纤维膜,并探究了材料在水污染处理方面的应用性能,形成水污染治理和秸秆资源延伸应用的新思路,实现秸秆资源向环保材料应用领域的拓展和延伸。（1）研究了利用乙醇-水溶液对稻秆进行预处理,经弱碱溶液处理和双氧水漂白工艺,分离得到稻秆纤维素,再调控乙酰化反应制备了适合电纺的稻秆源醋酸纤维素。详细研究乙醇-水溶液的浓度、反应温度、时间、固液比等因素对稻秆源纤维素分离提取的影响,同时,也研究了乙酸酐用量、反应时间和温度对稻秆源纤维素乙酰化改性的影响,优化了稻秆源纤维素的分离提取和醋酸纤维素的制备工艺参数。采用红外光谱IR)、X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）等对纤维素样品进行了系统表征,稻秆纤维素中纤维素含量达到92wt%;适合电纺的醋酸纤维素不溶率最低为6.4%,取代度（DS）为2.89。（2）基于CA和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）电纺制备了一系列不同比例的CA/PVP复合纤维膜,经弱碱溶液处理实现致孔剂PVP的去除和CA的脱乙酰化,得到多孔纤维素膜（RC）,再经管式炉惰性气氛煅烧,得到多孔炭纤维。系统探讨了致孔剂PVP用量、煅烧工艺等对多孔炭纤维性能的影响,并利用IR、XRD、SEM和氮气吸附脱附（BET）等测试对多孔炭纤维进行系统表征。当CA/PVP重量比为8:2、煅烧温度为900℃时,得到的炭纤维比表面积最大达到1427.6 m2/g,对盐酸四环素（TC）溶液的最大吸附容量为672 mg/g且循环使用5次后,平衡时吸附容量高达601 mg/g。（3）以PVP为致孔剂,基于CA和P25等原料电纺制备出一系列不同P25负载量的CA/PVP/P25复合纤维膜,经水浸泡去除致孔剂PVP,得到多孔CA/P25柔性纤维膜。利用IR、XRD、SEM、元素能谱（EDX）和热失重（TG）等测试对多孔CA/P25柔性纤维膜进行系统表征。在模拟太阳光照射下,当P25负载率为23.8%时,多孔CA/P25柔性纤维膜的光催化活性最佳,120 min时对罗丹明B（RhB）的降解率达99.9%,且循环使用五次后,依然保持很高的光催化活性。
滕瑜,姚春玲,张金梁,刘振楠,蔡川雄[7]（2018）在《从炭纤维的发展看石墨烯产业化进程》文中研究指明简要介绍了碳家族的两种重要的材料——炭纤维和石墨烯的发展历史、结构、性能及制备方法,深入剖析了两种材料的产业化发展特点和区别,探讨了石墨烯产业化进程中的问题,最后从炭纤维的产业化进程得出未来石墨烯要走务实的产业化道路。
李维维[8]（2014）在《多种中间相沥青纤维的氧化特性研究》文中认为中间相沥青基炭纤维具有良好的沿纤维轴向的取向结构,因此相对其它炭纤维而言,具有模量高、导热性好、导电性好等优异特性。预氧化是炭纤维制备过程的关键环节,控制合适的氧化程度、优化氧化工艺对炭纤维的性能、生产效率都至关重要。且沥青是多种稠环芳烃构成的复杂混合物。关于沥青的复杂多样性对沥青纤维氧化的影响,目前未见系统详细的报道。本论文的主要内容是研究不同原料中间相沥青纤维的氧化特性,以便为生产实践中制定氧化工艺提供参考。本文以不同沥青原料融熔纺丝制得的中间相沥青纤维为研究对象,主要采用了热重分析（TGA）、扫描电子显微镜（SEM）、电子探针显微分析（EPMA）、热机械分析、纳米压痕等方法,从不同角度系统地研究了中间相沥青纤维的氧化特性,并重点分析了原料、氧化工艺对稳定化的影响。采用热重分析,对恒温氧化（230℃,250℃,270℃）、升温氧化（3℃/min,0.5℃/min）下5种中间相沥青纤维的氧化发现,中间相沥青纤维的氧化特性主要由沥青原料决定。在恒温和升温两种模式下,软化点低的沥青纤维氧化起始增重温度较低、增重速率较快、氧化活性高;降低升温速率或使用纯氧气氛有利于提高纤维的氧化程度,且对氧化活性高的沥青纤维影响更显着。通过扫描电子显微镜对不同原料的中间相沥青纤维在不同氧化条件中氧化制得的炭纤维进行观察,表明炭纤维的形貌特征与中间相沥青纤维的原料关系很大,一般来说,沥青纤维氧化活性越好,越容易稳定化,炭化后纤维不易粘连或熔并,但更容易因为氧化过度而出现缺陷。使用电子探针显微分析技术对氧化纤维氧元素的径向分布测试表明,径向氧分布主要由沥青原料决定,且受到氧化工艺参数的影响。一般来说,软化点低的中间相沥青制备的纤维,氧化活性较高,氧的径向分布梯度较大,导致皮芯结构。降低升温速率,或使用氧气氧化均可提高纤维的氧含量,降低氧的径向梯度,减小氧元素分布的皮芯差异。且氧气氧化的纤维氧分布更加均匀。采用纳米压痕可测试纤维的微区硬度及模量,使测试纤维的径向力学性能分布、研究微晶结构成为可能。研究发现氧化纤维压痕比较明显,呈现一定的塑性,而炭纤维压痕最终几乎完全消失,呈现一定的弹性。
李婵[9]（2014）在《国产炭纤维的表面氧化改性及其机理研究》文中研究表明摘要：炭纤维具有优异的力学、热学、电学以及耐化学腐蚀性能,是一种先进的增强体材料,广泛应用于航空航天、机械、电子、能源等领域,成为了一种代表国家科技和应用水平战略性材料。因此,随着国内先进炭纤维生产技术的提升,利用国产纤维替代进口纤维,确保我国在国防军工领域以及相关民用产业的健康发展,已逐渐成为可能。本文对比研究了三种国产炭纤维与国外同级别纤维。掌握国产炭纤维与进口纤维结构与性能的差异。分别采用硝酸、混酸和空气氧化对两款国产纤维和进口纤维进行改性处理,探讨了炭纤维在不同条件处理后的表面成分和微观结构的演变规律。主要结论如下：1、国产炭纤维表面沟槽结构尺度较大,尤其是ST300纤维会遗传一条较深的沟槽,拉伸强度只有2.7GPa,且CV值高达7.5%,性能稳定性较差；国产CCF300纤维的力学性能达到3.31GPa,基本达到日本T300的水平,但纤维的均匀性依然有不足；而国产CCF700纤维与进口T700纤维在性能及稳定性方面都存在较大的差距。2、国产炭纤维的晶面间距、叠层厚度和微晶尺寸均小于同等级T300和T700纤维的。ST300炭纤维的R值达到2.83,说明其表面的有序度最差,而T700的有序度最好。另外,T300和T700的无定型碳或者某些有机官能团的含量比国产纤维要高,表明进口纤维的表面活性更高。3、未氧化处理的炭纤维表面已经存在大量含氧基团。进口纤维表面的C-OR.C=O基团含量较高,国产纤维表面的COOR含量较高。4、CCF700炭纤维在80℃硝酸氧化处理时,随氧化时间的延长,炭纤维的拉伸强度先下降,后上升,继续氧化,性能显着下降。其中,经80℃,60min和100℃,90min处理后,炭纤维的拉伸强度比未氧化处理时都有略微提高。混酸处理20min内,拉升强度变化不大,模量显着下降。5、当国产CCF700炭纤维硝酸氧化时间一定时,随氧化温度升高,纤维整体和表面的氧含量都增加,整体的含量明显低于表面,但增幅高于表面；当经80℃处理后,随氧化时间的延长,整体氧含量增加,但表面氧含量略有下降,氮含量变化有波动。混酸处理后,氧含量显着增加,氮含量变化不明显。在炭纤维液相氧化处理时,不仅会引入新的基团,还会发生低活性基团向更高活性基团转变的过程。硝酸氧化后,纤维表面无序度降低,混酸处理后,增加。6、对CCF300炭纤维氧化处理后,随氧化温度升高,比表面积增加；孔总体积和中孔体积先下降后上升,微孔体积增幅超过70%；总平均孔径先下降后增加。随氧化时间延长,纤维比表面积先增加,120min后下降到0.980m2/g；中孔、微孔以及总的孔体积都先上升后下降；平均孔径从7.145nm降为3.511nm。空气氧化处理后,纤维比表面积增加27倍以上,总孔体积增加7倍以上,平均孔径减小到2.189nm,中孔和微孔孔体积增加,微孔平均孔径减小。7、纤维经硝酸和空气氧化处理后,氧含量都增加,纤维活性增大。但空气氧化处理对增强纤维表面活性的效果不如硝酸氧化处理。且空气氧化处理主要增加C-OR和C=O结构,COOR含量减少。图40幅,表16个,参考文献80篇
杨波[10]（2011）在《高温热处理制备国产PAN基高模量炭纤维的研究》文中研究表明高模量炭纤维作为炭纤维家族中重要一员,具有高比模、低膨胀系数、高尺寸稳定性、耐热等优良性能,广泛应用于卫星、国防建设和国民经济中。而关于国产高模量聚丙烯腈（PAN）基炭纤维的研究较少。实现高模量聚丙烯腈基炭纤维国产化具有重要的意义。本文选用国产聚丙烯腈原丝,在已实现工业生产上的炭化线上进行炭化,制得聚丙烯腈基炭纤维。并以此为原材料,在不同形式的石墨化炉中,对浸硼酸处理和未浸硼酸处理的炭纤维进行高温热处理。采用X射线衍射、激光拉曼光谱、扫描电子显微镜等测试手段研究了国产聚丙烯腈基炭纤维在高温热处理过程中力学性能与结构的变化和关系,并探讨硼对国产聚丙烯腈基炭纤维石墨化的促进作用。实验结果表明,未浸硼处理的炭纤维在两种不同的石墨化炉中进行高温热处理,均能提高炭纤维的拉伸模量,并且随着最终石墨化温度的提高炭纤维的拉伸模量增加,而炭纤维的拉伸强度逐渐降低。2500℃高温热处理后,炭纤维的拉伸模量为413GPa,拉伸强度为1.49GPa。浸硼酸处理的炭纤维通过高温热处理后,随着最终热处理温度的提高,浸硼酸处理的炭纤维的拉伸模量逐渐增加,拉伸强度逐渐降低。浸硼炭纤维在2500℃高温热处理后,炭纤维的拉伸模量为460GPa,拉伸强度为1.60GPa。比较两种不同石墨化方法,浸硼炭纤维的模量明显比未浸硼炭纤维的高；而且浸硼炭纤维的强度下降要比未浸硼炭纤维要慢。随着热处理温度的提高,炭纤维的石墨微晶d002逐渐降低,微晶尺寸La和Lc逐渐增加,石墨化程度逐渐提高。浸硼炭纤维的微观结构变化尤为明显,浸硼酸处理的炭纤维的石墨化程度明显比未浸硼酸处理的高。硼元素的存在可以加速炭纤维石墨化过程,明显提高了炭纤维的模量。
二、制约我国炭纤维工业发展的原因分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、制约我国炭纤维工业发展的原因分析（论文提纲范文）
（1）炭化牵伸对中间相沥青基炭纤维结构和性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 炭纤维发展概述 |
| 1.2 沥青基炭纤维发展现状 |
| 1.3 中间相沥青基炭纤维制备 |
| 1.3.1 中间相沥青原料调制 |
| 1.3.2 沥青熔融纺丝成纤 |
| 1.3.3 原丝氧化不熔化 |
| 1.3.4 预氧丝炭化和石墨化 |
| 1.4 中间相沥青基炭纤维结构、性能及应用 |
| 1.4.1 中间相沥青基炭纤维结构 |
| 1.4.2 中间相沥青基炭纤维性能 |
| 1.4.3 中间相沥青基炭纤维应用 |
| 1.5 牵伸改善纤维性能研究进展 |
| 1.5.1 纤维牵伸的作用及发展历程 |
| 1.5.2 牵伸在PAN基炭纤维中的应用 |
| 1.5.3 牵伸在中间相沥青基炭纤维中的应用 |
| 1.5.4 牵伸在粘胶基炭纤维中的应用 |
| 1.5.5 牵伸在其他纤维中的应用 |
| 1.6 研究目的、意义和主要内容 |
| 1.6.1 研究目的与意义 |
| 1.6.2 研究主要内容 |
| 第2章 实验与分析测试 |
| 2.1 实验原料及化学试剂 |
| 2.2 实验仪器与设备 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.3.1 间歇式炭化加张 |
| 2.3.2 连续式炭化牵伸 |
| 2.4 表征与测试 |
| 2.4.1 热重分析(TG-DSC) |
| 2.4.2 元素分析(EA) |
| 2.4.3 傅里叶变换红外光谱(FT-IR) |
| 2.4.4 广角X-射线衍射(XRD) |
| 2.4.5 拉曼光谱(Raman) |
| 2.4.6 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.4.7 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.4.8 小角X-射线散射(SAXS) |
| 2.4.9 力学性能测试 |
| 2.4.10 电学性能和热学性能计算 |
| 第3章 中间相沥青基炭纤维间歇式炭化加张研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法及工艺参数选取 |
| 3.2.1 实验方法 |
| 3.2.2 实验工艺参数选取 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 中间相沥青基炭(石墨)纤维加张形貌变化 |
| 3.3.2 炭化加张对中间相沥青基炭(石墨)纤维微观结构的影响 |
| 3.3.3 炭化加张对中间相沥青基炭(石墨)纤维物理性能的影响 |
| 3.3.4 炭化加张作用下中间相沥青基炭纤维内部结构演变机制 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 中间相沥青基炭纤维连续式炭化牵伸研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法及工艺参数选取 |
| 4.3 炭化温度对中间相沥青基炭纤维结构和性能的影响 |
| 4.3.1 中间相沥青基炭纤维的微观结构 |
| 4.3.2 中间相沥青基炭纤维的物理性能 |
| 4.3.3 不同石墨化纤维的形貌、结构及性能 |
| 4.4 炭化时间对中间相沥青基炭纤维结构和性能的影响 |
| 4.4.1 中间相沥青基炭纤维的微观结构 |
| 4.4.2 中间相沥青基炭纤维的物理性能 |
| 4.4.3 不同石墨化纤维的形貌、结构及性能 |
| 4.5 炭化牵伸比对中间相沥青基炭纤维结构和性能的影响 |
| 4.5.1 中间相沥青基炭纤维的微观结构 |
| 4.5.2 中间相沥青基炭纤维的物理性能 |
| 4.5.3 不同炭化牵伸比所得石墨化纤维的形貌、结构及性能 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 论文总结 |
| 5.1 论文结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
（2）萘系中间相沥青基炭纤维及其高导热炭/炭复合材料的制备研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 C/C复合材料 |
| 1.2.1 C/C复合材料的性质及应用 |
| 1.2.2 高导热C/C复合材料 |
| 1.3 炭材料的导热性能 |
| 1.3.1 炭材料的导热机理 |
| 1.3.2 炭材料热导率与微观结构的关系 |
| 1.4 中间相沥青基炭纤维 |
| 1.4.1 中间相沥青基炭纤维的制备技术 |
| 1.4.2 沥青基炭纤维结构和性能的关系 |
| 1.5 基体炭的类型 |
| 1.5.1 树脂炭 |
| 1.5.2 热解炭 |
| 1.5.3 沥青炭 |
| 1.6 C/C复合材料的制备工艺 |
| 1.6.1 预制体的成型 |
| 1.6.2 致密化工艺 |
| 1.6.3 石墨化处理 |
| 1.7 选题意义与研究内容 |
| 1.7.1 选题意义 |
| 1.7.2 研究内容 |
| 第2章 实验 |
| 2.1 实验材料及试剂 |
| 2.2 实验仪器及设备 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.3.1 萘系中间相沥青基炭纤维的制备 |
| 2.3.2 一维C/C复合材料的制备 |
| 2.3.3 三维C/C复合材料的制备 |
| 2.4 测试及表征 |
| 2.4.1 材料物理性能测试 |
| 2.4.2 材料组成和结构分析 |
| 第3章 萘系中间相沥青基炭纤维的制备研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 原料 |
| 3.2.2 萘系中间相沥青炭纤维的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 萘系中间相沥青的基本性能 |
| 3.3.2 萘系中间相沥青的分子结构解析 |
| 3.3.3 萘系中间相沥青的热分析 |
| 3.3.4 萘系中间相沥青原丝的预氧化分析 |
| 3.3.5 萘系中间相沥青及其纤维的XRD分析 |
| 3.3.6 萘系中间相沥青石墨化纤维的结构和性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 一维高导热C/C复合材料的制备研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 原料 |
| 4.2.2 一维C/C复合材料的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 中间相沥青基炭纤维的性能与形貌 |
| 4.3.2 一维C/C复合材料的微观结构 |
| 4.3.3 一维C/C复合材料增强体的拉曼光谱分析 |
| 4.3.4 一维C/C复合材料的XRD分析 |
| 4.3.5 一维C/C复合材料的导热性能 |
| 4.3.6 一维C/C复合材料的力学性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 三维高导热C/C复合材料的制备研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验 |
| 5.2.1 原料 |
| 5.2.2 三维C/C复合材料的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 炭纤维对三维C/C复合材料性能的影响 |
| 5.3.2 基体炭对三维C/C复合材料导热性能的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
（3）中空萝藦绒及其活性炭纤维的制备与吸附性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 生物质资源研究现状 |
| 1.2.1 生物质纤维研究现状 |
| 1.2.2 生物基气凝胶研究现状 |
| 1.2.3 生物质水凝胶研究现状 |
| 1.2.4 生物碳材料研究现状 |
| 1.3 萝藦绒及其高值化利用概述 |
| 1.3.1 萝藦绒简介 |
| 1.3.2 萝藦绒高值化利用现状 |
| 1.3.3 萝藦绒高值化利用方向分析 |
| 1.4 吸附材料在油水污染领域研究现状 |
| 1.4.1 油污染现状 |
| 1.4.2 吸油材料的分类 |
| 1.4.3 天然纤维在吸油领域研究现状 |
| 1.4.4 天然纤维吸附机理 |
| 1.5 活性炭纤维研究现状 |
| 1.5.1 活性炭纤维简介及发展 |
| 1.5.2 活性炭纤维形成机制 |
| 1.5.3 活性炭纤维吸附机制 |
| 1.5.4 活性炭纤维在水体净化中应用 |
| 1.6 本课题研究目的及内容 |
| 1.6.1 研究目的 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 1.6.3 研究技术路线 |
| 第2章 天然萝藦绒分析与表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 主要实验药品与仪器 |
| 2.2.2 实验测试方法 |
| 2.3 结果与分析 |
| 2.3.1 萝藦绒形貌分析及基础性能分析 |
| 2.3.2 萝藦绒化学成分组成及红外光谱 |
| 2.3.3 萝藦绒聚集态结构及结晶度分析 |
| 2.3.4 萝藦绒热稳定性 |
| 2.3.5 萝藦绒基础物理性能分析 |
| 2.3.6 萝藦绒表面润湿性 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 萝藦绒吸油及油水分离性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 主要实验药品与仪器 |
| 3.2.2 实验测试方法 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.3.1 亲油性能分析 |
| 3.3.2 吸油倍率与吸油速率曲线分析 |
| 3.3.3 保油性能分析 |
| 3.3.4 重复吸油性能分析 |
| 3.3.5 油水分离性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 萝蘼绒活性炭纤维的制备与表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 实验材料及仪器 |
| 4.2.2 实验制备方法 |
| 4.2.3 实验测试与表征 |
| 4.3 实验结果与分析 |
| 4.3.1 制备工艺流程 |
| 4.3.2 红外光谱性能及表面润湿性分析 |
| 4.3.3 聚集态结构分析 |
| 4.3.4 形貌及表面元素分布分析 |
| 4.3.5 比表面积及孔径分布分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 萝藦绒活性炭纤维吸附性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.2.1 实验材料及仪器 |
| 5.2.2 实验方法 |
| 5.2.3 性能测试 |
| 5.3 结果与分析 |
| 5.3.1 炭化温度对饱和吸附性能影响 |
| 5.3.2 吸附动力学研究 |
| 5.3.3 吸附模型分析 |
| 5.3.4 吸附热力学分析 |
| 5.3.5 溶液pH、电解质浓度对吸附饱和值的影响 |
| 5.3.6 动态过滤性能分析 |
| 5.3.7 活性炭纤维高效吸附性能机制分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文和其它成果 |
| 致谢 |
（4）PAN基碳纤维皮芯结构的形成过程及去除方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 碳纤维简介 |
| 1.1.2 碳纤维分类 |
| 1.2 PAN基碳纤维发展历史 |
| 1.2.1 国外发展现状 |
| 1.2.2 国内发展现状 |
| 1.3 聚合 |
| 1.3.1 均相溶液聚合 |
| 1.3.2 水相沉淀聚合 |
| 1.4 纺丝 |
| 1.4.1 PAN基原丝的制备方法 |
| 1.4.2 PAN基原丝的物理皮芯结构 |
| 1.5 热稳定化 |
| 1.5.1 PAN基预氧丝的化学结构变化 |
| 1.5.2 PAN基预氧丝的化学皮芯结构 |
| 1.5.3 合理地选择共聚组分及其用量是调控预氧丝结构的内因 |
| 1.5.4 选择最佳的稳定化条件是调控预氧丝结构的外因 |
| 1.6 碳化 |
| 1.6.1 低温碳化 |
| 1.6.2 高温碳化 |
| 1.6.3 PAN基碳纤维的皮芯结构 |
| 1.6.4 PAN基碳纤维力学性能的研究 |
| 1.7 石墨化 |
| 1.7.1 理想石墨结构 |
| 1.7.2 类石墨结构 |
| 1.7.3 PAN基石墨纤维的皮芯结构 |
| 1.7.4 PAN基石墨纤维力学性能的研究 |
| 1.8 本论文的设计思想 |
| 第2章 PAN基纤维在湿纺过程中的微结构变化 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 材料 |
| 2.2.2 水相沉淀法制备三元PAN共聚物 |
| 2.2.3 PAN三元共聚物组分表征 |
| 2.2.4 湿法纺丝制备原丝 |
| 2.2.5 原丝微结构的测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 湿纺过程中纤维的晶体结构 |
| 2.3.2 湿纺过程中纤维的微原纤网络 |
| 2.3.3 湿纺过程中纤维的孔洞缺陷 |
| 2.3.4 自制原丝的模量分布 |
| 2.3.5 PAN基原丝的结构模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 PAN基纤维在热稳定过程中的微结构变化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 梯度加热制备预氧丝 |
| 3.2.2 预氧丝的测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 PAN基纤维表层的化学结构变化 |
| 3.3.2 PAN基纤维内部的化学变化 |
| 3.3.3 PAN基纤维内部的晶体结构变化 |
| 3.3.4 PAN基纤维内部的模量变化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 稳定化效率对PAN纤维皮芯结构及性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 材料 |
| 4.2.2 预氧丝及碳丝的测试 |
| 4.2.3 纤维热性能及实验设计 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 纤维直径对化学皮芯结构的影响 |
| 4.3.2 最佳稳定化程度 |
| 4.3.3 稳定化效率对碳纤维皮芯结构的影响 |
| 4.3.4 稳定化效率对碳纤维力学性能的影响 |
| 4.3.5 对比研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间研究成果 |
（5）气体扩散层用炭纸的结构与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 燃料电池的简介及其工作原理 |
| 1.3 PEMFC关键材料 |
| 1.3.1 双极板 |
| 1.3.2 膜电极 |
| 1.4 GDL基底材料研究概述 |
| 1.4.1 GDL基底材料制备方法 |
| 1.4.2 炭纸发展现状 |
| 1.4.3 炭纸研究进展 |
| 1.5 研究意义和内容 |
| 第二章 炭纸原纸的匀度及对其性能的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 实验仪器及表征设备 |
| 2.2.3 实验方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 纤维长度对原纸匀度和纤维絮团的影响 |
| 2.3.2 分散剂对原纸匀度和纤维絮团的影响 |
| 2.3.3 原纸匀度对其性能的影响 |
| 2.4 结论 |
| 第三章 炭化过程中纸张结构与性能的演变 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验原料 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 实验方法 |
| 3.3 炭化温度对纸张组成、结构及性能的影响 |
| 3.3.1 炭化温度对纸张组成和微观结构的影响 |
| 3.3.2 炭化温度及纤维长度对纸张性能的影响 |
| 3.4 树脂含量对纸张结构及性能的影响 |
| 3.4.1 表面及截面形貌 |
| 3.4.2 上胶量对纸张性能的影响 |
| 3.5 施加应力对纸张结构及性能的影响 |
| 3.5.1 施加应力对纸张结构的影响 |
| 3.5.2 施加应力对纸张性能的影响 |
| 3.6 总结 |
| 第四章 石墨化过程中炭纸结构与性能的演变 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验原料 |
| 4.2.2 实验仪器 |
| 4.2.3 实验方法 |
| 4.3 石墨化对炭纸结构和性能的影响 |
| 4.3.1 石墨化对炭纸结构的影响 |
| 4.3.2 石墨化对炭纸性能的影响 |
| 4.4 中试原纸制备的炭纸的性能分析 |
| 4.5 结论 |
| 第五章 炭纸的增强改性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.2.1 实验原料 |
| 5.2.2 实验仪器 |
| 5.2.3 实验方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 添加小直径炭纤维对炭纸性能的影响 |
| 5.3.2 添加石墨粉对炭纸性能的影响 |
| 5.3.3 石墨化后样品的性能对比 |
| 5.4 总结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（6）基于稻秆源醋酸纤维素电纺构筑光催化材料及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 稻秆预处理方法 |
| 1.3 静电纺丝技术 |
| 1.4 电纺醋酸纤维素 |
| 1.5 本课题的研究内容 |
| 第2章 稻秆纤维素提取及乙酰化改性 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 主要原料及仪器 |
| 2.2.2 稻秆纤维素的提取 |
| 2.2.3 稻秆纤维素乙酰化改性 |
| 2.2.4 稻秆纤维素含量测定及稻秆源醋酸纤维素DS值测定 |
| 2.2.5 醋酸纤维素不容物含量测定 |
| 2.2.6 产物表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 乙醇-水预处理 |
| 2.3.2 碱处理及H_2O_2漂白 |
| 2.3.3 稻秆纤维素乙酰化改性 |
| 2.3.4 表征分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于稻秆源醋酸纤维素电纺制备多孔炭纤维及吸附性能研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 主要原料及仪器 |
| 3.2.2 静电纺丝法制备CA/PVP复合纤维膜 |
| 3.2.3 多孔炭纤维的制备 |
| 3.2.4 吸附试验 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 IR |
| 3.3.2 XRD |
| 3.3.3 Raman |
| 3.3.4 SEM |
| 3.3.5 BET |
| 3.3.6 炭纤维吸附性能研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于稻秆源醋酸纤维素电纺制备多孔CA/P25纤维膜及光催化性能研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 主要原料及仪器 |
| 4.2.2 静电纺丝法制备CA/P25纤维膜 |
| 4.2.3 光催化实验 |
| 4.2.4 光催化循环实验 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 IR |
| 4.3.2 XRD |
| 4.3.3 SEM |
| 4.3.4 EDX |
| 4.3.5 Mapping |
| 4.3.6 TG |
| 4.3.7 CA/P25纤维膜的光催化性能 |
| 4.3.8 CA/P25纤维膜的光催化循环性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及授权专利 |
（7）从炭纤维的发展看石墨烯产业化进程（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 炭纤维 |
| 1.1 炭纤维的发展历史 |
| 1.2 炭纤维的结构、性能及制备 |
| 1.3 炭纤维的应用及产业化 |
| 1.3.1 炭纤维的应用 |
| 1.3.2 炭纤维的产业化 |
| 2 石墨烯 |
| 2.1 石墨烯的发展历史 |
| 2.2 石墨烯的结构、性能及制备 |
| 2.3 石墨烯的应用及产业化 |
| 2.3.1 石墨烯的应用 |
| 2.3.2 石墨烯的产业化 |
| 3 从炭纤维看石墨烯产业化 |
| 3.1 炭纤维和石墨烯的产业化对比 |
| 3.2 未来石墨烯的产业化道路 |
| 4 结语 |
（8）多种中间相沥青纤维的氧化特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 炭纤维的发展 |
| 1.2.1 国外炭纤维的发展 |
| 1.2.2 国内炭纤维的发展 |
| 1.3 中间相沥青基炭纤维的制备 |
| 1.3.1 调制中间相沥青 |
| 1.3.2 融熔纺丝 |
| 1.3.3 预氧化 |
| 1.3.4 炭化 |
| 1.3.5 石墨化 |
| 1.4 炭纤维增强复合材料 |
| 1.4.1 复合材料的界面 |
| 1.4.2 炭纤维复合材料的成型方法 |
| 1.4.3 炭纤维增强树脂基复合材料 |
| 1.4.4 炭纤维增强陶瓷基复合材料 |
| 1.4.5 炭纤维增强金属基复合材料 |
| 1.5 选题背景及研究内容 |
| 1.5.1 选题背景 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第2章 实验 |
| 2.1 中间相沥青的性质 |
| 2.2 中间相沥青融熔纺丝 |
| 2.3 热重分析(TGA) |
| 2.3.1 热重分析沥青纤维氧化的影响因素 |
| 2.3.2 沥青纤维热稳定性 |
| 2.3.3 恒温模式氧化 |
| 2.3.4 升温模式氧化 |
| 2.4 管式炉氧化 |
| 2.5 管式炉炭化 |
| 2.6 扫描电子显微镜(SEM)观察 |
| 2.7 电子探针显微分析(EPMA) |
| 2.8 热机械分析(TMA) |
| 2.9 纳米压痕显微分析 |
| 第3章 热重分析研究中间相沥青纤维的氧化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 热重分析中间相沥青纤维氧化的影响因素 |
| 3.2.1 气体流量 |
| 3.2.2 样品量 |
| 3.2.3 升温速率 |
| 3.2.4 中间相沥青的形态 |
| 3.3 不同中间相沥青纤维在氮气中的热稳定性 |
| 3.4 恒温模式氧化 |
| 3.4.1 中间相沥青纤维恒温氧化增重 |
| 3.4.2 中间相沥青纤维恒温氧化的速率参数 |
| 3.5 升温模式氧化 |
| 3.5.1 中间相沥青纤维升温氧化增重 |
| 3.5.2 中间相沥青纤维升温氧化增重速率 |
| 3.6 稳定化纤维的炭化 |
| 3.7 炭纤维的形貌观察 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 氧化纤维的成分及炭化纤维的结构分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 氧化纤维的径向氧分布 |
| 4.2.1 电子探针显微分析测试纤维氧含量的难点 |
| 4.2.2 氧化纤维的径向氧分布 |
| 4.3 氧化纤维的热机械性能 |
| 4.3.1 中间相沥青原丝的热变形 |
| 4.3.2 氧化纤维的热变形 |
| 4.4 纤维的纳米压痕测试分析 |
| 4.4.1 纳米压痕技术测试纤维力学性能 |
| 4.4.3 纳米压痕技术应用于炭纤维测试存在的问题 |
| 4.5 炭纤维的原纤结构观察 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
（9）国产炭纤维的表面氧化改性及其机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 炭纤维简介 |
| 1.2 PAN基炭纤维的发展 |
| 1.2.1 国外PAN基炭纤维发展现状 |
| 1.2.2 国内PAN基炭纤维发展现状和问题 |
| 1.3 课题研究目的和意义 |
| 1.4 炭纤维表面改性的研究现状 |
| 1.4.1 气相氧化 |
| 1.4.2 液相氧化 |
| 1.4.3 气液双效氧化 |
| 1.4.4 阳极氧化 |
| 1.4.5 等离子体氧化 |
| 1.4.6 表面涂层改性 |
| 1.4.7 辐射接枝处理 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 实验部分 |
| 2.1 实验材料及试剂 |
| 2.2 实验材料预处理 |
| 2.3 实验测试与表征 |
| 2.3.1 炭纤维物理形貌表征 |
| 2.3.2 炭纤维力学性能检测 |
| 2.3.3 炭纤维化学成分和化学结构表征 |
| 2.3.4 炭纤维晶态结构表征 |
| 2.3.5 炭纤维表面孔分析 |
| 2.3.6 炭纤维热物理性能分析 |
| 3 国产炭纤维与进口纤维的对比研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 炭纤维物理形貌特征 |
| 3.2.1 炭纤维表面形貌表征与分析 |
| 3.2.2 炭纤维断面形貌表征与分析 |
| 3.3 炭纤维力学性能与表面孔径分析 |
| 3.4 炭纤维表面微观结构表征 |
| 3.4.1 炭纤维XRD分析 |
| 3.4.2 炭纤维Raman光谱研究 |
| 3.4.3 碳纤维微观结构对其宏观力学性能的影响 |
| 3.5 炭纤维表面化学结构研究 |
| 3.5.1 IR-FT |
| 3.5.2 XPS分析 |
| 3.5.3 炭纤维表面化学官能团分析 |
| 3.6 小结 |
| 4 CCF700炭纤维液相氧化改性及其机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 质量变化率分析 |
| 4.3.2 对CF表面形貌的影响 |
| 4.3.3 炭纤维力学性能的变化 |
| 4.3.4 对CF表面表面化学结构的影响 |
| 4.3.5 对CF表面微观组织结构的影响 |
| 4.4 小结 |
| 5 CCF300炭纤维硝酸氧化与空气氧化对比研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 炭纤维热稳定性分析 |
| 5.3.2 增失重分析 |
| 5.3.3 力学性能变化 |
| 5.3.4 对CF表面形貌的影响 |
| 5.3.5 对CF比表面积、孔径的影响 |
| 5.3.6 对CF表面表面化学结构的影响 |
| 5.3.7 对CF表面微观组织结构的影响 |
| 5.4 小结 |
| 6 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间成果 |
| 致谢 |
（10）高温热处理制备国产PAN基高模量炭纤维的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 炭纤维概述 |
| 1.1.1 炭纤维的应用及分类 |
| 1.1.2 炭纤维的发展及现状 |
| 1.1.3 聚丙烯腈基炭纤维制备工艺 |
| 1.2 炭纤维的结构及其力学性能 |
| 1.2.1 炭纤维结构 |
| 1.2.2 炭纤维的力学性能 |
| 1.3 炭纤维的石墨化研究 |
| 1.3.1 炭纤维的石墨化 |
| 1.3.2 石墨化度的表征方法 |
| 1.4 选题意义及研究内容 |
| 第二章 实验与检测分析 |
| 2.1 原材料及主要试剂 |
| 2.2 实验方案 |
| 2.2.1 聚丙烯腈原丝预氧化与炭化过程 |
| 2.2.2 高温热处理过程 |
| 2.3 表征方法 |
| 2.3.1 力学性能测试 |
| 2.3.2 聚丙烯腈原丝热分析 |
| 2.3.3 线密度及体密度的测试 |
| 2.3.4 预氧丝红外光谱分析 |
| 2.3.5 X射线衍射分析 |
| 2.3.6 X射线光电子能谱分析 |
| 2.3.7 Raman光谱分析 |
| 2.3.8 元素分析 |
| 2.3.9 扫描电子显微镜分析 |
| 第三章 国产PAN原丝的预氧化研究 |
| 3.1 聚丙烯腈原丝热分析 |
| 3.2 不同预氧化阶段纤维的颜色和密度的变化 |
| 3.3 不同预氧化阶段纤维的FTIR分析 |
| 3.4 不同预氧化阶段纤维的XRD分析 |
| 3.5 不同预氧化阶段纤维的元素分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 高温热处理对国产PAN基炭纤维性能的影响 |
| 4.1 热处理温度对PAN基炭纤维力学性能的影响 |
| 4.2 热处理温度对PAN基炭纤维结构的影响 |
| 4.2.1 炭纤维的表面与断口形貌 |
| 4.2.2 炭纤维的石墨微晶结构 |
| 4.2.3 炭纤维的密度与元素含量 |
| 4.2.4 炭纤维表面的拉曼光谱 |
| 4.3 PAN基炭纤维力学性能与结构的关系 |
| 4.3.1 拉伸强度与结构的关系 |
| 4.3.2 拉伸模量与结构的关系 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 高温热处理对浸硼酸国产PAN基炭纤维性能的影响 |
| 5.1 高温热处理对浸硼酸PAN基炭纤维力学性能的影响 |
| 5.1.1 高温热处理对浸硼酸炭纤维拉伸强度的影响 |
| 5.1.2 高温热处理对浸硼酸炭纤维的拉伸模量的影响 |
| 5.2 高温热处理对浸硼酸PAN基炭纤维结构的影响 |
| 5.2.1 浸硼酸处理的炭纤维的表面及断口形貌 |
| 5.2.2 XRD分析 |
| 5.2.3 浸硼酸处理对炭纤维密度的影响 |
| 5.2.4 拉曼光谱分析 |
| 5.2.5 XPS分析 |
| 5.3 硼对PAN基炭纤维促进石墨化作用机理的探讨 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
四、制约我国炭纤维工业发展的原因分析（论文参考文献）
- [1]炭化牵伸对中间相沥青基炭纤维结构和性能的影响[D]. 颜凤. 武汉科技大学, 2021(01)
- [2]萘系中间相沥青基炭纤维及其高导热炭/炭复合材料的制备研究[D]. 徐辉涛. 湖南大学, 2020
- [3]中空萝藦绒及其活性炭纤维的制备与吸附性能研究[D]. 王邓峰. 安徽工程大学, 2020(04)
- [4]PAN基碳纤维皮芯结构的形成过程及去除方法[D]. 孙立昊. 长春工业大学, 2020(01)
- [5]气体扩散层用炭纸的结构与性能研究[D]. 廉博博. 华南理工大学, 2020(02)
- [6]基于稻秆源醋酸纤维素电纺构筑光催化材料及性能研究[D]. 胡黎明. 武汉轻工大学, 2020(06)
- [7]从炭纤维的发展看石墨烯产业化进程[J]. 滕瑜,姚春玲,张金梁,刘振楠,蔡川雄. 材料导报, 2018(S1)
- [8]多种中间相沥青纤维的氧化特性研究[D]. 李维维. 湖南大学, 2014(04)
- [9]国产炭纤维的表面氧化改性及其机理研究[D]. 李婵. 中南大学, 2014(03)
- [10]高温热处理制备国产PAN基高模量炭纤维的研究[D]. 杨波. 中南大学, 2011(01)