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第1章 绪论 1

1.1 炭纤维的性质、定义及分类 1

1.2 炭纤维的应用 3

1.3 炭纤维的制备 5

参考文献 5

第2章 炭纤维的结构和性能 7

2.1 石墨的结构与性质 7

2.2 炭纤维的结构与力学性能模型 8

2.2.1 均匀应力模型 9

2.2.2 弹性解皱模型 12

2.2.3 均匀应变模型 13

2.3 炭纤维的结构性能表征 13

2.3.1 拉伸性能 13

2.3.2 炭纤维表面结构与性能 18

2.3.3 导热导电性能 24

2.3.4 微晶参数 26

2.3.5 缺陷 28

2.4 炭纤维复合材料力学性能 32

2.4.1 弯曲性能测试方法 32

2.4.2 压缩性能测试方法 32

参考文献 33

第3章 聚丙烯腈炭纤维 35

3.1 目前国内外发展水平 35

3.1.1 国外发展水平 35

3.1.2 国内发展水平 38

3.2 制备工艺及成本构成分析 40

3.2.1 制备工艺 40

3.2.2 成本构成 42

3.3 聚合 43

3.3.1 科学问题 43

3.3.2 工程问题 49

3.4 纺丝 55

3.4.1 科学问题 55

3.4.2 工程问题 71

3.5 不熔化 81

3.5.1 科学问题 81

3.5.2 工程问题 104

3.6 炭化过程 107

3.6.1 科学问题 107

3.6.2 工程问题 113

3.7 石墨化过程 116

3.7.1 纤维物理化学结构的转变 116

3.7.2 石墨化工艺条件对纤维结构性能的影响 121

3.7.3 新的石墨化工艺研究 125

3.8 炭纤维表面性质及处理方法 130

3.8.1 炭纤维表面氧化 131

3.8.2 工程问题 136

参考文献 137

第4章 中间相沥青基炭纤维 143

4.1 目前国内外发展水平 143

4.1.1 国外发展水平 143

4.1.2 国内发展水平 147

4.2 制备工艺概述 147

4.3 沥青原料 149

4.3.1 煤焦油与石油渣油的纯化与精制 151

4.3.2 各向同性沥青的制备 152

4.3.3 中间相沥青的制备 156

4.4 纺丝 169

4.4.1 连续牵伸法 169

4.4.2 喷吹法 183

4.5 不熔化 185

4.5.1 不熔化反应机理 186

4.5.2 不熔化反应对纤维结构性能的影响 187

4.6 炭化和石墨化 192

4.6.1 类石墨结构的形成与发展 192

4.6.2 畴结构与孔隙 195

4.7 沥青基炭纤维的结构与性能 197

4.7.1 结构与拉伸性能的关系 197

4.7.2 结构与抗氧化性能的关系 199

参考文献 200

第5章 黏胶基炭纤维 206

5.1 目前国内外发展水平 206

5.1.1 国外发展水平 206

5.1.2 国内发展水平 208

5.2 制备工艺概述 208

5.3 黏胶纤维的制备 208

5.3.1 纤维素的制备 209

5.3.2 黏胶纤维的制备 211

5.4 黏胶炭纤维的制备 222

5.4.1 酸洗、水洗及催化剂浸渍 222

5.4.2 纤维素的裂解机理 223

5.4.3 黏胶纤维的前处理 228

5.4.4 炭化 235

5.4.5 石墨化 236

5.4.6 黏胶基炭纤维的结构 237

5.5 新型纤维素纤维制备工艺及炭化研究 239

5.5.1 Lyocell纤维 240

5.5.2 纤维素氨基甲酸酯纤维 240

参考文献 242