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喷丝板结构对纤维横断面及产品性能的影响
文章来源: 行业新闻   发表时间:2016-12-08 17:38:42

T.Matsu-moto研究喷丝头的剪切力对中问相沥青碳纤维内部结构的影响,发现纤维断面结构与喷丝头的直径(D)和长度(L)有密切关系,当D=0.7mm,L从0.7mm变至7mm时所得纤维的内部结构由无规变为辐射型和带裂纹的辐射型,L值增大有利于得到径向辐射型结构,因此选择喷丝头的长度对取得所需要的纤维断面结构很重要,另外他设计了新的喷丝板,通过扩大纺丝头内的流动大小可获得洋葱皮结构的沥青纤维。


  事实上,成型过程所形成的断面结构保持至最终产品,通常认为,洋葱皮结构制品性能优于其他断面结构。另据鹿岛石油株式会社报道,采用喷丝板所示喷嘴,在330℃,纺丝速度为280m·min,300℃下氧化,2800℃下石墨化,石墨纤维断面为无规一洋葱皮状的结构,其强度3.3GPa,拉伸模量739GPa,断裂伸长率为0.44%,采用喷丝板的喷嘴(入口处直径2.5mm,最窄处直径0.15mm,最窄处长度0.3mm,出口处直径0.3mm),在290℃,500m·min纺速下进行纺丝,300℃下氧化,2800℃石墨化,所获纤维拉伸强度3.3GPa,拉伸模量735GPa,断裂伸长0.45%,纤维横截面近于放射状。


  一些研究者证实喷丝板结构对纤维横截面及产品性能都有影响,例如喷丝板可获得高强型、喷丝板可获得高导热性能的中间相沥青碳(石墨)纤维,此外,以D.D.Edie和B.S.Rhee为代表的研究者,采用异形喷丝板制出中空、条形、Y形、八叶形等不同形状的碳纤维,改善了制品的力学、导电、导热性能。曾民、迟伟东等人采用异形喷丝板制备出中空和三角形中间相沥青碳纤维,为了改善碳纤维的吸波性能,将三种碳纤维(中空及圆形中间相沥青碳纤维、PAN基T-300)分别与环氧树脂制成吸波材料,测其雷达波反射系数,发现中空形优于圆形,圆形优于T-300。将中空中间相沥青碳纤维与环氧树脂复合,通过特殊铺层设计,测其雷达波反射系数,获得频率为7.44时,反射率为-17.07dB,反射率小于-10dB的频宽为4.6GHz,反射率小于-5dB的频宽为12.6GHzp在低频区,2~4GHz范围低于-4dB,上述结果证实了异形截面中间相沥青碳纤维具有较好的吸波特性,为开发雷达波吸波材料提供了科学依据。

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