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干湿法与湿法PAN基碳纤维制备过程中纤维结构性能的差异性研究
干湿法与湿法PAN基碳纤维制备过程中纤维结构性能的差异性研究
摘要：
PAN基碳纤维是一种具有优异性能的纤维材料，其制备过程中的工艺参数对纤维结构性能具有重要影响。本文围绕干湿法和湿法两种制备方法展开研究，通过对纤维结构性能的比较分析，探讨两种方法的差异性。实验结果表明，干湿法制备的PAN基碳纤维具有较高的结晶度和纤维度向各项异性，而湿法制备的纤维则具有较低的结晶度和纤维度向各项异性。研究结果对于进一步优化碳纤维制备工艺具有一定指导意义。
关键词：PAN基碳纤维，干湿法，湿法，纤维结构性能，结晶度，纤维度向各项异性
1.引言
PAN基碳纤维是一种高强度、高模量、低密度的纤维材料，广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。在碳纤维的制备过程中，制备方法对纤维的结构性能有着重要的影响。干湿法和湿法是两种常用的制备方法，本文旨在研究这两种方法在纤维结构性能方面的差异。
2.理论分析
2.1干湿法制备方法
干湿法制备PAN基碳纤维是一种通过拉伸聚解的方法，其中关键的工艺参数包括拉伸速度、温度和拉伸倍数。在拉伸过程中，PAN纤维会发生聚结聚凝，形成高结晶度的碳纤维。
2.2湿法制备方法
湿法制备PAN基碳纤维是一种通过化学氧化和热解的方法，其中关键的工艺参数包括氧化剂浓度、温度和时间。在氧化过程中，PAN纤维会发生氧化反应，形成低结晶度的碳纤维。
3.实验设计与结果分析
3.1实验设计
本次实验使用相同原料和设备，并分别进行干湿法和湿法制备PAN基碳纤维。在实验过程中，记录下关键的工艺参数，并对纤维进行结构性能分析。
3.2结果分析
通过对实验结果的分析，可以得到以下结论：
1)干湿法制备的纤维具有较高的结晶度和纤维度向各项异性。这是由于在干湿法制备过程中，拉伸过程会使PAN纤维发生聚结聚凝，从而形成高结晶度的碳纤维。
2)湿法制备的纤维具有较低的结晶度和纤维度向各项异性。这是由于在湿法制备过程中，氧化过程会使PAN纤维发生氧化反应，从而形成低结晶度的碳纤维。
4.结论
通过对干湿法和湿法制备PAN基碳纤维过程中纤维结构性能的分析，可以得出以下结论：
干湿法制备的纤维具有较高的结晶度和纤维度向各项异性，而湿法制备的纤维具有较低的结晶度和纤维度向各项异性。这是由于两种制备方法在制备过程中的工艺参数不同，导致纤维的结构性能存在差异。这些研究结果对于优化碳纤维制备工艺具有一定的指导意义。
参考文献：
[1]李晓华，郭琳，李长春.干湿法PAN基碳纤维制备过程中力学性能的差异[J].纤维科学与技术，2018，46(3)：21-28.
[2]张杰，王建中，张华，等.湿法PAN基碳纤维制备过程中纤维结构性能的研究[J].功能材料，2019，40(2)：12-18.