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《华南理工大学》 2012年
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PAN基碳纤维阳极电解氧化表面结构生成工艺优化及实验装备设计

袁乾锋  
【摘要】:随着社会的不断进步和科学技术的不断发展,人们对材料的要求不断提高,尤其是在高科技领域。PAN基碳纤维具有质量轻、比强度高、比模量高、耐高温、耐腐蚀、耐磨、抗疲劳、导电导热等诸多十分优异的性能,因此在航空航天、交通工具、风力发电、体育休闲、建筑加固、国防军工和海陆空武器装备等各个技领域中应用越来越广泛。PAN基碳纤维的表面结构生成对提高其与环氧树脂基体的粘结强度,提升其复合材料的综合性能有巨大的现实意义。 本文以PAN基碳纤维的阳极电解氧化表面结构生成理论为基础,研究了PAN基碳纤维的阳极电解氧化表面结构生成工艺优化及其连续实验装置的设计。PAN基碳纤维的阳极电解氧化表面结构生成工艺具有反应温和、稳定性好、成本低、无环境污染等优点。PAN基碳纤维的阳极电解氧化表面结构生成处理得到的碳纤维具有良好的表面沟槽结构、含氧官能团增加等。通过PAN基碳纤维的阳极电解氧化表面结构生成工艺研究过程中发现,电解时间t、电流大小I、电流密度D及电解场数量等参数不同时,处理得到的PAN基碳纤维的表面沟槽结构、含氧官能团不一。本文的主要研究如下: (1)PAN基碳纤维的阳极电解氧化表面结构生成理论及分析 PAN基碳纤维的阳极电解氧化表面结构生成理论具有电化学理论,本文介绍了现有的电化学理论,并重点分析了纤维束渗透理论和双电层理论对实验的影响和效果。 (2)PAN基碳纤维阳极电解氧化表面结构生成实验准备 根据PAN基碳纤维阳极电解氧化表面结构生成原理,重点讲述实验思路、实验仪器准备以及静态实验平台的设计与制造。 (3)PAN基碳纤维阳极电解氧化表面结构生成实验及工艺分析 设计实验方案,进行2个实验,并经过SEM观察其表面形貌以及XPS观察其氧含量,分析了工艺参数在同一消耗同等电量条件下电流密度D及电解场数量等参数对PAN基碳纤维阳极电解氧化表面结构生成的影响。 (4)连续碳纤维阳极氧化表面结构生成及上浆实验装置设计 主要从原理、工艺、结构设计等角度介绍连续PAN基碳纤维阳极电解氧化表面结构生成及上浆实验装置的设计。重点介绍了PAN基碳纤维阳极电解氧化表面结构生成及上浆实验装置的电解、上浆等关键部分的设计。本设计重在为后人研究连续PAN基碳纤维阳极电解氧化表面结构生成及上浆工艺提供实验装置设计雏形,为碳纤维表面处理领域贡献一份力量。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ342.742

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【参考文献】
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