国家自然科学基金(51073011)
- 作品数：20 被引量：83H指数：5
- 相关作者：刘杰梁节英薛岩王春华郭子民更多>>
- 相关机构：北京化工大学国家纳米科学中心中国地质大学（北京）更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划国家杰出青年科学基金更多>>
- 相关领域：化学工程一般工业技术理学更多>>
- 磺化聚醚砜上浆剂对碳纤维/聚醚砜复合材料界面性能的影响被引量：15
- 2015年
- 为了提高碳纤维(CFs)增强热塑性树脂聚醚砜(PES)复合材料的界面结合力,对PES进行磺化改性,得到磺酸基聚醚砜(SPES)制备的CFs上浆剂,研究了SPES上浆剂对CFs/PES复合材料界面性能的影响和上浆剂质量分数对CFs/PES复合材料的作用效果。结果表明:经过SPES上浆的纤维毛丝量降低、耐磨性提高。同时FTIR和XPS分析表明:SPES中的—SO3H基团与CFs表面微量的活性官能团发生了化学反应,提高了增强体CFs与基体树脂PES间的黏连。当上浆剂含量为1wt%时,CFs/PES复合材料的层间剪切强度(ILSS)提高最显著,比未上浆改性的CFs/PES复合材料的提高了24%。SEM照片证实在此浓度下CFs与PES结合更加紧密。动态力学热分析(DMTA)结果亦证明1wt%的SPES上浆剂提高了CFs/PES复合材料的玻璃化转变温度。
- 刘杰周秀燕梁节英
- 关键词：聚醚砜碳纤维上浆剂
- 电化学表面处理对碳纤维结构及性能的影响被引量：25
- 2012年
- 采用新型电化学表面处理设备,以10%(质量分数)NH4HCO3溶液为电解质,对12KPAN基碳纤维进行连续化的表面处理,探索了在提高碳纤维/树脂复合材料层间剪切强度的同时降低碳纤维本征拉伸强度损失的结构变化特征及规律。利用SEM、XRD、XPS、Raman等方法研究了改性前后碳纤维表面的物理和化学状态、晶体尺寸和表面有序度。结果显示,在适当的条件下,碳纤维/树脂复合材料的层间剪切强度提高了23.3%,同时碳纤维的拉伸强度仅损失了4.4%。碳纤维/树脂复合材料层间剪切强度的提高是碳纤维表面粗糙度和表面含氧、含氮官能团共同作用的结果。表面处理后碳纤维石墨网片层尺寸减小了6.3%～27.6%,微晶尺寸相应减小;适度的氧化刻蚀使碳纤维表面有序度略有提高,并且产生新的活性点;以上两种作用减小了碳纤维的本征拉伸强度的损失量。
- 刘杰白艳霞田宇黎黄翔宇王春华梁节英
- 关键词：PAN基碳纤维电化学氧化法层间剪切强度力学性能表面官能团
- 热氧稳定化过程温度效应对PAN纤维径向氧元素扩散速率的作用被引量：3
- 2012年
- 在梯度升温和恒温两种模式下,对聚丙烯腈(PAN)纤维进行了热氧稳定化处理,借助FTIR、核磁共振碳谱(13 C-NMR)、元素分析(EA)、DSC、X-射线能谱(EDS)、密度等多种表征手段系统研究了不同温度下热氧稳定化纤维皮-芯结构的形成机制和氧元素的扩散速率。研究结果表明:氧化反应速率小于氧的扩散速率时,PAN纤维横截面外层与芯部差别较大,将出现皮-芯形貌结构特征;热氧稳定化纤维皮-芯结构的产生不但与温度有关,而且与升温模式密切相关;EDS表征方法可以有效地量化不同温度下,热氧稳定化纤维径向氧元素的扩散速率,同时可直观显示出氧在纤维截面不同区域的结合速率。
- 刘杰王新文马兆昆梁节英
- 关键词：聚丙烯腈纤维
- PAN基高性能活性碳纤维的制备及其性能研究被引量：3
- 2016年
- 采用KOH和水蒸气协同活化方法制备出高性能聚丙烯腈基活性碳纤维(PAN-ACFs),借助碘吸附、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)和SEM等表征手段研究了水蒸气体积分数φ_(水蒸气)对PAN-ACFs样品结构、吸附性能和力学性能的影响。结果表明,φ_(水蒸气)对ACFs样品的比表面积和单丝拉伸强度均有一定的影响;当ACFs样品的比表面积为1 759 m^2/g时,单丝拉伸强度达到0.67 GPa。与传统吸附材料相比,其综合性能有了明显提高。
- 刘杰陈健军苗朋郭子民梁节英王晓旭薛岩
- 关键词：比表面积
- 共聚组分对聚丙烯腈(PAN)纤维预氧化程度的影响及其与碳纤维结构和性能的关联被引量：3
- 2013年
- 利用自制碳纤维连续化试验线对两类聚丙烯腈(PAN)原丝进行了不同条件的梯度升温预氧化处理,并最终得到碳纤维。采用差示扫描量热分析(DSC)、红外光谱(FT-IR)、广角X射线衍射(WAXD)等表征手段分析了共聚组分对PAN分子链规整度的影响以及分子链规整度对预氧化、炭化过程中纤维结构转变的影响。结果表明,相对于三元共聚PAN纤维,二元共聚PAN纤维由于分子链规整度的提高,与环化反应有关的放热反应相对滞后发生;在相同的预氧化条件下,二元共聚PAN纤维能得到环化度较高的预氧化纤维,所得碳纤维的类石墨晶粒尺寸L c也较大。结合碳纤维的拉伸强度和拉伸模量数据发现,二元共聚纤维适宜预氧化的温度要高于三元共聚纤维适宜预氧化的温度。
- 刘杰禹化果薛岩梁节英
- 关键词：聚丙烯腈碳纤维预氧化
- 250℃下时间效应对PAN纤维热氧稳定化反应的影响及关联
- 2012年
- 借用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、元素分析(EA)、X射线衍射(XRD)和示差扫描量热分析(DSC)等手段,对比研究了热氧稳定化过程中250℃下时间效应与两种聚丙烯腈(PAN)共聚纤维及其炭纤维结构和性能之间的关联。研究结果表明,PAN纤维在250℃温区内停留超过9min时,最终热氧稳定化纤维的环化度(RCI)、体密度和芳构化指数(AI)的增加速率开始变小;炭纤维的孔含量(Vp)值与内部微晶的d002值开始增大,微晶排列的规整程度变差,缺陷增多,拉伸强度开始降低。
- 刘杰张月义马兆昆梁节英
- 关键词：聚丙烯腈炭纤维
- 炭化气场压力对PAN基碳纤维聚集态结构和力学性能的关联性研究被引量：7
- 2013年
- 采用小角X射线散射(SAXS),广角X射线衍射(WAXD),气相色谱(GC),扫描电子显微镜(SEM)等表征手段,定量探讨了炭化气场压力对PAN基碳纤维聚集态结构及其力学性能的影响。结果表明:PAN基碳纤维密度及其晶区含量与炭化气场压力(P0)具有显著关联性,三者同步提升,趋势明显。SAXS和WAXD研究分析表明:气固相反应体系内的热量传递和释放对PAN基碳纤维微晶结构和微孔结构的形成影响显著,炭化气场微正压实现热量的有效传递的及时释放,有利于小晶粒的形成,并对孔隙的形成具有抑制作用。保持气场压力(P0)为30Pa,所得PAN基碳纤维的微孔尺寸(4.36nm)和微晶尺寸(1.34nm)最小,孔隙率(14.4%)最低,此时拉伸强度(3.96GPa)最高,较常压和高压条件下制备的PAN基碳纤维最高提升了15.8%。
- 刘杰牛鹏飞薛岩梁节英
- 关键词：聚丙烯腈微孔结构微晶结构碳纤维
- 炭纤维作为EM生物膜载体优化除污效果的应用研究(英文)被引量：3
- 2018年
- 以EM菌作为微生物来源,在相同条件下分别采用涤纶、维纶、未处理的炭纤维以及经电化学表面处理的炭纤维作为载体培养生物膜,通过废水中COD、TN、TP各指标的测定比较在不同时期各EM生物膜的除污效果。结果表明,炭纤维作为EM生物膜载体能明显优化除污效果,其中电化学处理后的炭纤维作为载体的EM生物膜系统稳定期对COD、TN、TP的平均去除率能够分别达到97.1%、92.5%、96.0%,相对有机高分子类载体系统提升5%～67%,且对外界环境的变化有很强的适应性。
- 安永真王春华苗朋王晓旭梁节英刘杰
- 关键词：EM菌炭纤维除污生物膜
- 橡胶相尺度对亚微米或纳米橡胶颗粒填充环氧复合材料性能的影响被引量：5
- 2013年
- 对比研究了由液体橡胶在环氧树脂中原位形成的亚微米橡胶/环氧复合材料和在环氧树脂中直接添加纳米橡胶颗粒形成的纳米橡胶/环氧复合材料的性能。研究表明:未固化混合物的黏度随着纳米橡胶相的加入逐渐增加,但随着亚微米橡胶相含量的增加而降低;橡胶/环氧复合材料的玻璃化转变温度随着纳米橡胶颗粒的加入逐渐增加,但随着亚微米橡胶相含量的增加而降低;两种橡胶相的添加均使复合材料的弹性模量降低,断裂延伸率增加;在较低含量时,纳米橡胶颗粒可以提高环氧的拉伸强度;两种橡胶填充的橡胶/环氧复合材料均显示出明显的增韧效果。微观形貌分析表明,两种橡胶均可以在应力作用下脱粘并促进裂纹尖端的塑性变形。
- 宋品张晖张忠彭志坚
- 关键词：橡胶环氧树脂复合材料断裂韧性
- 碳纤维在不同电解质体系下的电化学表面改性被引量：3
- 2012年
- 使用电化学氧化法对PAN基碳纤维进行表面改性,通过扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱和X射线光电子能谱仪(XPS)表征了碳纤维表面物理化学结构,同时结合力学性能分析,评价了碳酸氢铵、硫酸铵和复合铵盐溶液3种电解质体系的改性效果。实验结果表明,碳酸氢铵溶液下的电化学改性有利于界面粘结强度的提高,而硫酸铵溶液下的电化学改性有利于降低抗拉伸强度的损失,当采用复合溶液改性时,则可以同时提高碳纤维的抗拉伸强度和其复合材料的抗层间剪切强度。
- 刘杰王春华连峰梁节英
- 关键词：碳纤维力学性能
