炭化气流诱导效应对聚丙烯腈基碳纤维微观结构和力学性能的影响

采用广角X射线衍射(WAXD)、气相色谱(GC)、元素分析(EA)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段定量分析了炭化气流诱导效应对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维聚集态结构及力学性能的影响。结果表明，PAN基碳纤维密度与炭化气流具有显著关联性，逆向气流可有效提高纤维密度，改善致密性；PAN基碳纤维的晶区含量同时取决于晶粒的大小和数量，逆向炭化气流有利于小晶粒的形成和晶区含量的提高，并对孔隙的形成具有抑制作用。保持炭化逆向气流比为3时，所得PAN基碳纤维的微晶尺寸(1.52nm)较小，晶区含量(35.2%)最高，孔隙率(16.2%)较低，此时拉伸强度(4.03GPa)最高，比正向气流条件下制备的PAN基碳纤维 的拉伸强度提升了35.7%。