石墨烯-中間相瀝青基復(fù)合炭纖維的制備及其結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、中間相瀝青基炭纖維（Mesophase pitch-based carbon fiber，MPCF）因其低密度、高模量、高熱導(dǎo)率等優(yōu)異性能被廣泛應(yīng)用于宇航、汽車、軍工、電子器件、生物、能源等多個(gè)領(lǐng)域。但是與PAN基炭纖維相比，中間相瀝青基炭纖維的抗拉和抗壓強(qiáng)度較低，不僅使其制備過程變得困難，還嚴(yán)重影響了它的更廣泛的應(yīng)用。所以一種在提高中間相瀝青基炭纖維力學(xué)性能的同時(shí)又不會(huì)影響到其傳導(dǎo)性能和模量的方法很值得期待。
　　石墨烯作為近年

2、來研究的熱點(diǎn)，有極好的強(qiáng)度，單層石墨烯的導(dǎo)熱率接近理論值，但是目前還難以單獨(dú)宏觀使用，大部分情況下是作為填料使用。我們以石墨烯作為填料，中間相瀝青為主要原料制備石墨烯/中間相瀝青基復(fù)合纖維。
　　通過溶液法混合不同比例(0％、0.05％、0.1％、0.2％、0.3％)的石墨烯和中間相瀝青，用平板流變儀分析其流變性能，發(fā)現(xiàn)中間相瀝青的儲(chǔ)能模量、損耗模量、損耗系數(shù)和粘度均隨著溫度的升高而降低，流動(dòng)性增強(qiáng)，并在320℃附近開始出現(xiàn)低粘平

3、穩(wěn)區(qū);且同一溫度下中間相瀝青的粘度隨著石墨烯含量的增加而增大。
　　然后根據(jù)以上對中間相瀝青流變性能的分析，確定紡絲溫度區(qū)間并進(jìn)行熔融紡絲、不熔化、炭化和石墨化處理。在升溫速率為0.5℃/min，不熔化最終溫度為280℃的條件下不熔化處理的纖維力學(xué)性能最佳。
　　摻雜石墨烯后避免了純中間相瀝青基石墨纖維因?yàn)榕熏F(xiàn)象而引起的力學(xué)性能降低，復(fù)合纖維的截面結(jié)構(gòu)隨著石墨烯含量的改變而呈現(xiàn)出石墨片層褶皺比較多的徑向放射結(jié)構(gòu)、中間片層結(jié)