聚丙烯腈凝胶纤维渗硼对炭纤维的石墨化过程的影响

陈力¹，吕春祥²，蒋俊祺¹，吕永根¹

1. 东华大学材料科学与工程学院碳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碳纤维制备技术国家工程实验室

摘 要：对聚丙烯腈凝胶纤维进行渗硼处理所制炭纤维在1600～2400℃进行石墨化热处理,利用电感耦合等离子体光谱仪、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪和万能力学测试机对石墨纤维进行表征,研究了硼对其结构及性能的影响。结果表明,在石墨化温度范围内,随着温度的升高,炭纤维中的硼含量逐渐降低。硼在石墨化过程中以取代的方式进入到碳网内并在其中进行扩散,但因炭纤维中硼含量较低,其并未对微晶尺寸的生长产生影响,而明显提高了取向度,导致炭纤维的杨氏模量提高的同时,其拉升强度的降幅也显著降低。在达到相同模量的情况下,含硼炭纤维的石墨化温度可降低200℃。

关键词：聚丙烯腈凝胶纤维;硼;催化石墨化;微晶结构;力学性能;