各向同性沥青改性的中间相沥青纤维预氧化研究

以各向同性沥青改性的中间相沥青为原料,经熔融纺丝、氧化及碳化处理得到沥青基碳纤维,重点研究了原丝的氧化行为.偏光显微镜研究表明,混合沥青为两相不相容共混物,中间相沥青为连续相,各向同性沥青为分散相.氧化过程中,沥青的脂肪氢和芳氢被脱除,主要生成羰基,醚键.随着氧化时间的延长,纤维中含氧量逐渐提高.当氧化时间较短时,纤维氧化不足,碳纤维芯部出现孔洞,微观组织呈现大片层结构.随着氧化程度逐渐提高,截面孔洞逐渐减小并最终消失,同时,碳纤维的强度显著提高;但是当原丝过度氧化时,碳纤维强度反而下降.     

预氧化时间对中间相沥青及其泡沫炭的影响

对AR中间相沥青进行300℃预氧化处理,获得氧化沥青,以AR中间相沥青和氧化沥青为原料制备泡沫炭,采用氮/氧、碳/硫分析仪和热分析仪分析原料的元素含量和热分解过程,采用扫描电子显微镜观察泡沫炭的微观形貌,研究了300℃预氧化处理对AR中间相沥青元素和热重的影响机制.结果表明,AR中间相沥青经300℃预氧化2 h,4 h和6h后,沥青中氧元素含量由原来的0.85%增加到6.60%,10.47%和11.31%.AR中间相沥青经预氧化后获得了孔径较小的泡沫炭材料.当预氧化时间为6 h时,炭化和石墨化泡沫炭的压缩强度分别为12.07 MPa和9.06 MPa.     

催化缩聚法制备萘沥青和中间相沥青

萘在催化剂作用下经非脱氢聚合，结构中含有大量环烷结构和脂肪侧链，以萘沥青为原料可制备出低软化点、低粘度、高可熔性、高产率的中间相沥青。     

炭化压力对中间相沥青焦微观结构的影响

借助偏光显微镜、扫描电镜和透射电镜对中间相沥青焦的微观结构进行了研究。结果表明:中间相沥青在常压下炭化后,其偏光组织结构以小域组织为主,高压下炭化后以流线型组织为主。在SEM和低倍TEM下,中间相沥青焦为层片状结构,随炭化压力的增加,焦炭中的孔隙由大小不均的大孔变为孔径较均一的小孔。在HRTEM下,中间相沥青焦的微晶很大,内部的晶格条纹排列很规整,是一种长程有序的晶体结构。     

中间相石油沥青纤维的不熔化处理

以空气作为氧化气氛，考察了氧化温度，氧化停留时间，中间相含量对中间相沥青纤维不熔化处理的影响，并对不熔化沥青纤维进行炭化，测定了所得炭纤维的收率及抗拉强度，实验结果表明：在相同的氧化温度下，中间相含量越高的中间相沥青纤维进行不熔化处理所需的时间越短。     

催化裂解重柴油制备中间相沥青

以催化裂解重柴油为原料，用常压热处理方法制备具有良好纺丝性能的中间相沥青，并用熔融法进行纺丝试验。考察了能成纤维的中间相沥青的显微结构、软优化点范围、中间相含量及在各种不同溶剂中的溶解性。     

中间相沥青原料对泡沫炭结构及性能的影响

考察了萘系和煤系中间相沥青原料对发泡工艺及石墨化泡沫炭结构及性能的影响.由于萘系中间相沥青比煤系中间相沥青的平均相对分子量低且分布宽,两者的最佳发泡条件分别为600℃/5 MPa、600℃/1.5 MPa.流线型域状结构及圆盘状分子结构的煤系中间相沥青易于得到高热导率、高压缩强度的泡沫炭,所制煤系中间相沥青泡沫炭的热导率和压缩强度分别为33.4 W/(m·K)、1.28 MPa.     

两种石油加工残油对制备可纺丝中间相沥青的影响

用常压液相炭化法制备中间相沥青，并用熔融法检验中间相沥青的可纺性，研究了汽油裂解残油和催化裂化重柴油参混比的不同对中间相沥青的制备速率，产率，中间相含量，显微结构以及可纺性的影响，指出最佳配比。     

通用型石油基沥青碳纤维的研制

碳纤维由于具有比重小、比强度高、比模量高、耐腐蚀、高温强度高等特点,已成为最有前途的一种增强纤维。用廉价石油渣制备沥青基碳纤维更具有吸引力。 在试验室及中间实验装置上已成功地制得了通用型石油沥青基长纤维及短纤维。本文介绍了由石油渣油经调制处理、纺丝、不熔化及碳化处理制得碳纤维的过程。所得碳纤维抗拉强度为686.5MPa。     

FCC油浆热转化制备中间相沥青的研究

研究了催化裂化(FCC)油浆在热转化过程中生成高含量中间相沥青的规律。采用程序升温、多管井式坩埚炉进行热转化反应,通过族组成分析、光学显微镜、核磁共振、以及元素分析研究了FCC油浆热转化过程中中间相沥青的形成规律。实验结果表明:中间相沥青形成经历了3个阶段,即微晶形成、微晶生长及中间相小球融并,前2个阶段是缓慢过程,后1个阶段是快速过程。随着温度的升高,不溶物的浓度呈现出不断升高的趋势。     

中间相沥青纤维基自粘结炭材料的成型与微观形貌研究

实验采用热重分析模拟中间相沥青纤维的预氧化过程,然后利用热机械分析对沥青纤维径向热压变形行为及热压自粘结过程进行了研究,并借助扫描电镜观察自粘结沥青纤维板和自粘结炭纤维板的微观形貌．当沥青纤维氧化增重量为2.1%时,纤维径向变形率可达36%,易于自粘结成型,所得自粘结板表面平整,纤维接触面紧密粘结．当氧化增重量为1.3%时,热压使沥青纤维的微晶取向破坏而融化,不能自粘结成型.当氧化增重量大于3.3%时,沥青纤维的径向变形率很小,自粘结性能差．     

高比表面积中间相沥青基活性炭微球的制备

中间相沥青与纳米SiO2颗粒混合研磨至均匀,在450～550℃热处理后制备出中间相沥青基炭微球.以KOH为活化剂,对所制备的炭微球进行化学活化,获得高比表面积(大于3000 m2·g-1)的中孔型活性炭微球.中间相沥青基炭微球制备时的热处理温度以及活化过程中的活化剂配比决定着活性炭微球的结构与形态.     

热处理对铜基碳纳米管复合镀膜结构和性能的影响

研究热处理工艺参数对铜基碳纳米管复合薄膜的微观结构和性能的影响,采用超声辅助脉冲电流复合电沉积法在不锈钢基板上沉积制备铜基碳纳米管复合镀膜,再将制备的复合薄膜在H₂中进行热处理.利用X射线衍射谱仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（SEM）以及四探针电阻率仪等对热处理后的铜基碳纳米管复合镀膜进行了测试.结果表明,随着热处理温度和时间的变化,复合铜膜的结构、形貌及性能也相应变化;当热处理参数为400℃×2 h时,铜基碳纳米管薄膜的各项性能最佳.     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究Ⅰ．低温等离子处理对碳纤维表面的作用

通过碳纤维表面的扫描电镜观察与复丝力学性能测定，发现等离子处理对纤维的模量几乎没有影响，而强度随着处理功率的增加和时间的延长稍有下降，在外观上仅表现为纤维表面纵向沟槽的加深。氩气等离子比氧化性空气等离子的损伤小。通过碳纤维表面的Ｘ射线光电子能谱分析，结合喇曼光谱的研究，还发现等离子处理的有效深度达到１５ｍｍ左右。其作用是蚀刻去碳纤维表面脂肪链结构，产生石墨等晶体结构富集的高能表面。