PAN基碳纤维制备过程中微孔结构的形成与转变

杨玉蓉¹，闫国民¹，刘立¹，邱敏¹，皮艳梅¹，华中²

1. 黑河学院物理系2. 吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室

摘 要：利用扫描电镜(SEM)、小角X射线散射(SAXS)对PAN基碳纤维制备过程中不同阶段纤维的表面形貌、微孔结构进行了测试,计算了PAN基碳纤维制备过程中不同阶段微孔的大小、各微孔占总微孔的体积分数、微孔的平均尺寸及表面的分形维数,分析了碳纤维的微孔结构在制备过程中的形成与转变。结果表明,原丝内部微孔的平均尺寸较大,预氧化过程中、后期,纤维内部微孔的平均尺寸及各相微孔的体积分数都发生了较大变化。低温碳化后,纤维中微孔的平均尺寸减小,且大孔洞的体积分数增大。高温碳化后,微孔的平均尺寸进一步减小,大孔的体积分数增大。原丝的微孔表面比较粗糙,在预氧化过程中微孔表面的分形维数减小。低温碳化后,微孔表面的分形维数增加。高温碳化后,微孔的形状由曲面转变为曲线。

关键词：碳纤维;微孔;X射线小角散射;分形维数;