低溫石墨化對碳纖維性能的影響

張永剛，錢 鑫，王雪飛

（中國科學院 寧波材料技術與工程研究所 碳纖維制備技術國家工程實驗室，寧波 315201）

低溫石墨化對碳纖維性能的影響

張永剛，錢 鑫，王雪飛

（中國科學院 寧波材料技術與工程研究所 碳纖維制備技術國家工程實驗室，寧波 315201）

使用高溫石墨化爐對實驗室自制的高強中模碳纖維進行連續石墨化處理，制備得到了強度4.86 GPa、模量541 GPa的高強高模碳纖維，并詳細研究了石墨化處理過程中主要工藝參數對碳纖維結構與性能的影響。研究結果探索掌握了低溫石墨化（1 600～2 200 ℃）過程中，不同處理溫度對碳纖維密度、拉伸強度、拉伸模量等性能的影響規律。

高模碳纖維；低溫石墨化；力學性能；影響規律；試驗

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高模碳纖維也稱為石墨纖維，是指碳質量分數在99%以上的碳纖維，它是由碳纖維經過石墨化處理制備得到的一種纖維。高模碳纖維具有極高的模量，以及熱膨脹系數小、尺寸穩定性好等優點，因此通常用于制造剛而薄和尺寸穩定的復合材料構件，并廣泛應用于宇宙飛行器及航空航天領域[1]。由于高模碳纖維是在超高溫條件下制備得到的，因此對高溫設備及高溫環境要求較為苛刻。目前，高模碳纖維制備技術也被國外主要碳纖維生產廠家所壟斷，如日本東麗公司M60J模量高達588 GPa，而國內最近有報道稱已經可以量產（百公斤級）相當于日本M40J水平的高模碳纖維[2]。

由于高模碳纖維是在高強中模碳纖維基礎上制備得到，鑒于碳纖維技術水……