新型炭纤维原丝-纳米炭黑填充的Lyocell纤维的结构和性能的研究.pdfVIP

第七届全国新型炭材料学术研讨会论文集 ·( · 新型炭纤维原丝, 纳米炭黑填充的/01-, 纤维 的结构与性能的研究 张慧慧，! 郭利伟，! 邵惠丽，! 胡学超 （东华大学材料学院纤维材料国家重点实验室，上海 ###( ） 摘! 要：! 为了提高/01-, 基炭纤维的得率及改善其力学性能，将纳米炭黑作为添加剂，研究了纳米炭黑在2 , 甲基吗啉, 2 , 氧化物（2334 ）水溶液中以及纤维素5 2334 ·6 4 纺丝液中的分散性，采用两种纺丝工艺制备 不同含量纳米炭黑填充的/01-, 纤维用于炭纤维原丝，并对纤维的结构与性能进行了分析。结果表明纳米炭黑 在2334 水溶液中和纤维素5 2334 ·6 4 溶液中具有良好的分散性；所得的纳米炭黑填充的/01-, 纤维仍然 具有纤维素!晶型的结构，同时还保留了纳米炭黑的特征衍射峰；热重分析（789 ）结果表明纳米炭黑填充的/01! -, 纤维更适合于用做炭纤维的原丝，可以提高炭纤维的得率；纳米炭黑填充的/01-, 纤维的强度和模量略有降 低，断裂伸长增大；扫描电镜（:3 ）结果显示纳米炭黑填充的/01-, 纤维的表面光滑且截面为圆形、结构致密，符 合优质炭纤维原丝的要求。 关键词： ! 纳米炭黑；/01-, ；炭纤维原丝；结构；性能 (! 前言 （7@7A ）曾研究了含碳的/01-, 纤维［(% ，( ］，用于生 产导电纤维，而将炭黑填充的/01-, 纤维用做炭纤 纤维素基炭纤维是炭纤维的三大品种之一，因 维原丝还未见报道。张引枝等［(’ ，($ ］在纺制92 基 其金属含量较低、断裂伸长较大、耐烧蚀性好等优 炭纤维用原丝时加入炭黑，发现并未改变92 的分 ［(!% ］ 点，在航空、航天和军事上有着不可替代的地位 。 子结构，且对92 的可纺性影响不大，还可以明显 目前，用于生产纤维素基炭纤维的原丝主要是粘胶 提高最终的聚丙烯腈基活性炭纤维中的中孔含量。 强力丝［ ，’ ］，但这种纤维强度不高，截面为腰子形， 因此，纺制纳米炭黑填充的/01-, 纤维用于炭纤维 结晶度和取向度低、结构疏松，因此难于制备高性能 原丝是完全可行的。本文研究了纳米炭黑在 的炭纤维。近年来，已有文章报道了将/01-, 纤维 2334 水溶液中及纤维素5 2334 ·6 4 溶液中 用做炭纤维原丝［$!(# ］。/01-, 纤维生产工艺简单、 的分散性，采用两种不同纺丝工艺制备了不同含量 无污染，同传统的粘胶原丝相比，/01-, 纤维具有 纳米炭黑填充的/01-, 纤维，并对其结构与性能进 圆的截面形态、更均匀的皮芯结构、高的取向度和结 行了初步的研究。 晶度等特点［((，( ］，而且更容易得到较细的（- ( 旦） ［) ］ ! 实验部分 的纤维，有利于炭纤维的质量提高 。 由于纤维素基炭纤维的得率比较低（大约(. / ! ) # 主要实验材料和设备 # ; ，而聚丙烯腈（92 ）基和沥青基炭纤维的得率 ) () (! 原料 分别为% ; 和. ; ），为了提高炭纤维得率以及改 2 , 甲基吗啉, 2 , 氧化物（2334 ）：质量分 进力学性能，我们将纳米炭黑作为添加剂，制备了纳