热处理温度对聚酰亚胺基炭纤维结构性能影响

李昂¹，马兆昆¹，宋怀河¹，卢亢¹，刘占军²，郭全贵²

1. 北京化工大学材料科学与工程学院化工资源有效利用国家重点实验室2. 中国科学院山西煤炭化学研究所,炭材料重点实验室

摘 要：以聚酰亚胺（PI）纤维为前驱体,经800²800℃连续高温处理,制备出不同性能的聚酰亚胺基炭（石墨）纤维。采用元素分析、SEM、HR-TEM、Raman、纤维强力仪、电阻率仪等分析手段研究热处理温度对炭纤维（CF）元素含量、结构形貌、力学性能、传导性能等方面的影响。结果表明,随着热处理温度的升高,聚酰亚胺基炭纤维中碳含量从78.97%（800℃）提高到99.72%（2 800℃）,非碳原子含量降低;聚酰亚胺基炭纤维表面缺陷数目增加且尺寸增大。同时,纤维的微观结构也从二维乱层石墨结构向有序的三维层状结构发展,表现为石墨化程度的提高及石墨微晶尺寸的增大;炭纤维拉伸强度先增加后降低,最大拉伸强度924.4 MPa,断裂伸长率降低,电阻率减小,热导率增加,2 800℃石墨化处理后纤维热导率为228.4 W·m-1·K-1,是800℃处理后的50.4倍。

关键词：PI基炭纤维;石墨化程度;热处理温度;传导性能;