氣相生長(zhǎng)碳纖維的初步研究.pdf

1、氣相生長(zhǎng)碳纖維具有高強(qiáng)度、高模量、高導(dǎo)熱、低密度等優(yōu)良的綜合性能，在航天航空、汽車(chē)、電子、醫(yī)療衛(wèi)生以及體育設(shè)施等領(lǐng)域都有著十分廣闊的應(yīng)用前景，是近年來(lái)各國(guó)積極研制開(kāi)發(fā)的一種新型碳材料。但到目前為止，國(guó)內(nèi)在此方面的研究進(jìn)展緩慢，生產(chǎn)尚無(wú)報(bào)道。為縮短與國(guó)外在此領(lǐng)域的差距，急需制備高性能的新型碳纖維以滿(mǎn)足各領(lǐng)域?qū)Ω咝阅懿牧系囊蟆?本文通過(guò)對(duì)催化劑的選擇、超細(xì)催化劑顆粒的合成、設(shè)備的改進(jìn)以及實(shí)驗(yàn)工藝條件的設(shè)定等方面的研究，成功地生長(zhǎng)出

2、了一定尺寸的碳纖維，并對(duì)實(shí)驗(yàn)所得碳纖維進(jìn)行提純處理和表面改性，得到了純凈的氣相生長(zhǎng)碳纖維。還對(duì)纖維生長(zhǎng)的機(jī)理進(jìn)行了初步探討。 氣相生長(zhǎng)碳纖維的生長(zhǎng)過(guò)程受多種條件的制約，如催化劑、載氣、流量配比、爐內(nèi)壓力、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間以及基板材質(zhì)等。結(jié)果表明在采用基板法生長(zhǎng)碳纖維工藝條件下，在所選催化劑(氯化鐵、硫酸鐵、硫化亞鐵和二茂鐵)中，硫化亞鐵的催化效果最佳。通過(guò)超聲均相沉淀法，制備出了直徑約為40～50nm的硫化亞鐵顆粒，并用此催化

3、劑生長(zhǎng)出了直徑為5～8um的氣相生長(zhǎng)碳纖維，生長(zhǎng)效果良好。而改變此催化劑布置方式，采用“沸騰式”生長(zhǎng)方式，則可得到納米碳纖維。以氬氣代替氫氣作載氣同樣可以生長(zhǎng)出質(zhì)量較好的碳纖維，且當(dāng)丙烯與載氣之比為2：1，爐內(nèi)壓力為4200kPa時(shí)，基板上生長(zhǎng)的纖維數(shù)量最多，所含無(wú)定形碳最少。另外根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件、丙烯裂解特點(diǎn)，溫度設(shè)定在1000℃，反應(yīng)時(shí)間控制在3～4h可達(dá)到原料的最佳利用效果。 此外，采用液相氧化法結(jié)合靜止空氣氧化法，在實(shí)現(xiàn)