原丝浸渍硼酸对炭纤维结构与性能的影响

徐敏端¹，吕永根¹，郝宇晨¹，肖浩¹，宋燕²

1. 东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室2. 中国科学院山西煤炭化学研究所炭材料重点实验室

摘 要：聚丙烯腈原丝（3K,1.1dtex）用硼酸进行浸渍,再分别进行间歇式预氧化和炭化。借助元素分析、X射线衍射、红外分析和扫描电镜等表征手段和力学性能测试,研究了硼酸浸渍对原丝结构、预氧化炭化过程及炭纤维结构与性能的影响。结果表明,硼能进入到原丝的内部,但只是物理吸附,在浸渍过程中不改变原丝结构,在预氧化过程,硼钝化了纤维的环化、氧化反应,起始温度推迟2.5℃。在炭化过程中,硼促进了纤维结构的有序化和完善,炭纤维的强度和模量都得到了提高。硼质量分数为1.376×10-4,张力为108 g时,炭纤维抗拉强度为2544 MPa,较同等条件未渗硼的提高约90%。

关键词：聚丙烯腈纤维;硼;原丝;改性;性能;