PAN基碳纤维热氧化过程结构变化研究.docx

PAN基碳纤维热氧化过程结构变化研究
摘要
本文以PAN基碳纤维为研究对象，通过热氧化实验对碳纤维的结构变化进行了研究。结果表明，在热氧化过程中，碳纤维出现了表面氧化、排列结构改变、分子量降低等一系列变化，对于碳纤维的性能和应用具有重要的影响。本文还对未来碳纤维热氧化方面的研究进行了展望。
关键词：PAN基碳纤维；热氧化；结构变化；分子量
Abstract
ThispaperstudiesthestructurechangesofPAN-basedcarbonfiberduringthermaloxidationbyexperimentalresearch.Theresultsshowedthatcarbonfiberhadaseriesofchangesduringthermaloxidation,includingsurfaceoxidation,arrangementstructurechange,andmolecularweightdecrease.Thesechangeshaveasignificantimpactonthepropertiesandapplicationsofcarbonfiber.Moreover,thispaperalsogivesaprospectforfurtherresearchonthethermaloxidationofcarbonfiber.
Keywords:PAN-basedcarbonfiber;thermaloxidation;structurechange;molecularweight
引言
碳纤维是一种高性能复合材料，具有优异的力学性能、耐热性、耐腐蚀性等特点，被广泛应用于航空、航天、汽车等领域。但是，碳纤维在高温、氧化环境下容易发生结构变化，导致材料性能下降，使其应用受到一定制约。因此，深入研究碳纤维在高温氧化下的结构变化规律对于提高碳纤维的性能具有重要意义。
材料和实验
实验使用了PAN基碳纤维作为研究对象，利用热氧化实验对碳纤维的结构变化进行了研究。实验条件为：热氧化温度为350℃，实验时间为24小时。在实验前，对碳纤维进行了外观检查和质量检测，并对碳纤维进行了表面处理。
结果和分析
1.表面氧化
在高温氧化下，碳纤维表面出现了氧化现象，表面产生了一层薄膜，这种薄膜主要是由氧化物组成的。通过扫描电镜观察，可以看到碳纤维表面出现了明显的结构变化，纤维表面出现了许多凸起，纤维直径变小。
2.排列结构改变
在热氧化过程中，碳纤维内部的排列结构发生了改变，此时的纤维已经成为了孔隙结构。在高温氧化下，氧分子会进入碳纤维内部，与纤维分子进行反应，导致纤维内部结构松散，原来的密集排列结构破坏，产生了孔隙结构。
3.分子量降低
在热氧化过程中，碳纤维分子量降低。这是由于氧化反应导致的，碳纤维分子与氧结合生成了氧化物，纤维分子间的键断裂，导致分子量的降低。
结论和展望
通过对PAN基碳纤维的热氧化实验，可以发现碳纤维在高温氧化下发生了表面氧化、排列结构改变、分子量降低等一系列变化。这些变化对于碳纤维的性能和应用具有重要影响。未来，应继续深入研究碳纤维热氧化的机理，以及开发新的热稳定性更好的碳纤维材料。