碳纤维微晶结构的形成与生长

碳纤维的微晶结构是影响其性能的决定性因素,本论文采用广角X-射线衍射法研究了聚丙烯腈预氧纤维在碳化阶段中微晶结构的形成、生长与转变过程。研究结果表明:在1000℃以下,经预氧化反应形成的不连续多环芳香平面结构沿平行于纤维轴的方向堆积并逐渐靠近,形成类似于晶核的微晶结构生长中心,表现为类石墨片层间距的减小而晶粒增长缓慢;当温度高于1000℃时,晶粒的生长速度明显加快,形成三维有序的微晶结构;在温度高于1500℃的石墨化阶段,类石墨微晶结构进行重排,晶粒尺寸迅速增加。根据这一规律,可以通过控制晶核生成和晶粒生长速度的匹配,进行碳纤维的结构设计和调控。     

原子吸收光谱法测定首饰镍释放量的不确定度评定

通过对原子吸收光谱法（AAS）测定首饰中镍释放量不确定度的评定,建立了该分析过程的相应数学模型,对数学模型中各个参数进行不确定度来源分析。研究结果表明:配制标准液以及标准工作曲线拟合线性方程是不确定度的主要来源。通过计算,首饰中镍释放量的合成标准不确定度为3.02×10-3,当包含因子k=2,置信水平为95%时,扩展不确定度为 6.04×10-3 μg/(cm2·week）。     

无规聚丙烯腈纤维热处理过程相转变行为的同步辐射研究

使用在线同步辐射广角X射线衍射(WAXD)和原位变温傅里叶红外(FTIR)研究了无规聚丙烯腈(at-PAN)纤维热处理过程中晶区的相转变行为.研究发现,WAXD图像中由(110)晶面衍射形成的衍射弧在加热过程中其q值随温度的变化速率不完全一致,在110℃存在突变点,此温度下晶区的热膨胀率从4.15×10-4nm/K(α1)突变为1.13×10-3nm/K(α2),同时DSC曲线在110℃附近出现放热峰,说明发生了晶胞结构转变.通过升温FTIR测试发现1230 cm-1和1250 cm-1处吸收峰的相对强度随热处理过程也发生变化,两峰峰强分别对应纤维中31螺旋构象与平面锯齿构象的相对含量,通过C=I1250/I1230与热处理温度的关系发现C值在110℃突然急剧减小,说明at-PAN纤维晶区分子链在110℃附近发生了平面锯齿构象向31螺旋构象的剧烈转变,而正是由于这种转变导致晶区层间距的变化使得WAXD图像中衍射弧的位置随温度变化速率不一致,即相转变行为是由分子链构象的变化引起的.     

模拟首饰佩戴中有害元素释放量的研究

建立首饰佩戴动态磨损模型,对首饰磨损过程中有害元素的迁移进行了研究.用原子吸收光谱法测定有害元素释放量,发现在模拟首饰佩戴过程中,佩戴时间越长,有害元素的释放量越大,释放量随时间的增加基本呈线性增长;80％的有害元素在日常磨损过程中离子化;饰品日常佩戴磨损过程中有害元素的释放量是饰品直接释放量的40％.     

PAN基碳纤维原丝长周期结构的二维SAXS研究

在有效采集湿法纺丝凝固成形的PAN纤维二维小角X射线散射(SAXS)图像的基础上,通过理论模型的建立和散射强度的计算,对散射信息中的微孔结构和长周期结构的叠加信号进行了合理的分离,获得了纤维中长周期结构信息。结合相关函数分析方法,计算了长周期中准晶区厚度、非晶区厚度等结构参数,建立了PAN纺丝过程中凝固纤维的长周期特征结构的研究分析方法。同时,采用广角X射线衍射(WAXD)方法测定纤维的结晶度,验证了所建立方法的准确性。     

升温速率对聚酰胺酸/聚丙烯腈基碳纤维结构的影响

采用聚酰胺酸/聚丙烯腈(PAA/PAN)为原材料制备共混前驱体,经热处理完成PAA的亚胺化和PAN的预氧化,再以一定的升温速率升温至1200℃,得到新型共混基碳纤维,采用SEM、Raman、XRD、EA等方法研究了不同的升温速率对PAA/PAN基碳纤维碳化结构的影响.结果表明,碳纤维表面沿纤维轴方向有少量的沟槽,这是湿法纺丝工艺造成的.1200℃的高温处理使碳元素富集,最终制得碳含量高于92%的碳纤维.随着碳化升温速率的增大,碳收率也在增大,最大碳收率达52.36%.碳纤维的石墨化程度和微晶尺寸随着碳化升温速率的提高均呈现先增大后减小的趋势,当升温速率为8 K/min时,所得纤维的碳化结构最为理想,微晶堆叠厚度达到1.445 nm,g(A_G/A_D)值达到0.52,此条件下,纤维的碳元素含量也达到了94.13%,电阻率最小.     

PAN溶液纺丝过程分子链形变及取向的力场相关性研究

通过剪切及拉伸流变性能分析研究了聚丙烯腈(PAN)干湿法及湿法过程中初生纤维分子链的形变过程,同时采用声速法研究了初生纤维取向结构对外力场环境的依赖性。结果表明,剪切造成PAN分子链的解缠结并形成预有序结构,而牵伸的主要作用是使分子链网络发生形变与物理交联点的消除。在相同剪切条件下,干湿法过程由于巴勒斯效应的存在,湿法制备的初生纤维分子链取向因子优于干湿法初生纤维。同时,在相同牵伸条件下,由于需要额外克服粘性解缠过程产生的内应力,湿法制备的初生纤维分子链取向因子优于干湿法初生纤维。剪切速率的增加更有利于湿法初生纤维的分子链取向的形成,而牵伸力的增加更有利于干湿法初生纤维的分子链取向的形成。