PAN基碳纤维表面物理化学结构对其氧化行为影响研究.pdf

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摘要 PAN基碳纤维表面物理化学结构对其氧化行为的影响研究 摘要 聚丙烯腈 PAN 基碳纤维具有高比强度、高比模量、热膨胀系数小、 高热导、阻尼性能优异等一系列优异性能是高性能复合材料首选增强体， 在宇航工程、汽车工业、新能源领域、文体娱乐和土木建筑等方面形成了 一个举足轻重的新型材料体系，广泛地应用在碳纤维增强树脂基复合材料 和碳碳复合材料中。在碳纤维增强树脂基复合材料中，碳纤维与树脂基体 之间的界面是影响碳纤维复合材料力学性能最主要的因素。但是，，碳纤维 含碳量在90％以上，表面呈现化学惰性，影响碳纤维与树脂之间的界面 结合，因此，研究碳纤维表面物理化学结构对其氧化行为的影响是研究复 合材料界面问题的基础。另一方面，在碳碳复合材料制备过程中，以碳纤 维预制体浸渍沥青或树脂等需要经历多次连续碳化、石墨化，高温热处理 过程改变了碳纤维组成结构和表面物理化学状态，影响碳碳复合材料在高 温氧化条件下的烧蚀性能，因而研究碳纤维表面物理化学结构对其热氧化 行为的影响，是研究碳碳复合材料的烧蚀行为重要的组成部分。 本论文研究PAN基碳纤维在热氧化和电化学氧化过程中成分、结构 的变化，探讨了碳纤维表面物理化学结构对其氧化行为的影响，一方面， 探讨碳纤维石墨结构、碳纤维中非结构型成分等对碳纤维热氧化行为的影 响，进而通过模型化热氧化过程，探讨了热氧化机理；另一方面，探讨了 碳纤维石墨结构及表面形貌结构对碳纤维表面成分、结构的影响；并将氧 化后的碳纤维制备成树脂基复合材料，采用复合材料层间剪切强度 ILSS 北京化工大学博士学位论文 评价氧化效果，探

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