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1、碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)高模型碳材料,具有耐高低溫、耐腐蝕、尺寸穩(wěn)定性好、高比強(qiáng)度和高比模量等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、電子、機(jī)械等領(lǐng)域。但是力學(xué)性能還有很大提升空間,γ射線輻照作為可持續(xù)應(yīng)用于PAN基碳纖維制備和后處理全過程的改性技術(shù),受到人們的廣泛關(guān)注。然而,作為碳纖維微觀結(jié)構(gòu)中的重要部分,碳纖維微孔結(jié)構(gòu)在γ射線輻照下的演化規(guī)律如何,至今仍沒有相關(guān)研究。預(yù)氧絲是制備高性能碳纖維的重要階段,至今對(duì)預(yù)氧絲的研究還很
2、少,對(duì)輻照下預(yù)氧絲微觀結(jié)構(gòu)的演化研究也很少。本文對(duì)預(yù)氧絲進(jìn)行γ輻照,采用XRD、SAXS、EDS等表征預(yù)氧絲在輻照下的微觀結(jié)構(gòu)演化,進(jìn)一步采用XRD、Raman、SAXS、SEM對(duì)輻照后的碳纖維微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,結(jié)合力學(xué)性能分析,探討碳纖維在γ射線輻照下微孔結(jié)構(gòu)的演化與力學(xué)性能提升之間的關(guān)系。
為了初步探索γ輻照預(yù)氧絲微觀結(jié)構(gòu)的演變,采用XRD,SAXS進(jìn)行表征。結(jié)果表明,預(yù)氧絲(002)層間距在輻照后從3.4824nm減小到
3、3.4513nm,回轉(zhuǎn)半徑從1~5nm增大到1~6nm(Air)和1~7nm(Ar),微孔半徑也從1~7nm(原樣)增大到1~Snm(Air)和1~9nm(Ar),尺寸較小的微孔體積分?jǐn)?shù)變小,尺寸較大的微孔體積分?jǐn)?shù)變大,證明γ輻照使得預(yù)氧絲的微孔增大。不同輻照介質(zhì)下,預(yù)氧絲的橫截面氧含量變化不一樣,在氬氣中輻照的預(yù)氧絲各處的氧含量都呈現(xiàn)下降趨勢(shì),在空氣中輻照的預(yù)氧絲各處氧元素含量都呈現(xiàn)增加趨勢(shì),這表明γ射線輻照促進(jìn)了預(yù)氧絲的預(yù)氧化進(jìn)程。
4、
T700輻照后002層間距和ID/IG都比輻照前更小,未輻照碳纖維微孔長度大約為3~9nm,但是氬氣中輻照碳纖維的微孔長度減小到1~5nm,環(huán)氧氯丙烷中為1~7nm。而在平均微孔半徑方面,輻照后碳纖維的微孔半徑和原樣的4.8406nm相比,輻照后碳纖維的微孔半徑分別是3.6868nm和3.4223nm。而在氬氣(Ar)中輻照碳纖維的平均微孔半徑比環(huán)氧氯丙烷(ECP)中輻照的小,這就表明活性介質(zhì)會(huì)增大碳纖維表面的微孔。但是在E
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