Γ輻照下預(yù)氧絲及碳纖維微觀結(jié)構(gòu)演化與力學(xué)性能的關(guān)系.pdf

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