全谱拟合法研究聚丙烯腈基碳纤维形成过程中晶态结构演变

• 作者: 吕春祥 吴忠华 张彩红 徐耀 田红 盛毅
• 来源期刊: 物理学报
• 学科: 工学
• 关键词: 碳纤维 晶体结构 XRD 全谱拟合法
• 年，卷（期）: 2011,（3）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:结构、力学和热学性质
• 页码范围: 405-413
• 分类号: TQ342.31
• 语种: 中文

摘要

通过全谱拟合法对碳纤维制备过程中不同阶段纤维的XRD谱图进行处理,得到不同阶段纤维的微观结构参数,研究了聚丙烯腈(PAN)基碳纤维制备过程中晶态结构的演变.全谱拟合法基于晶体衍射的严格物理理论,拟合目标为整个衍射谱,并不是个别衍射峰,所得结果具有更高的可信度.研究结果表明:PAN原丝中的高分子链沿纤维轴高度取向,表观晶粒尺寸为6.5 nm左右;经过预氧化处理,纤维中的有序结构遭到破坏,表观晶粒尺寸锐减.纤维中逐渐形成梯形结构并沿纤维轴取向,从而形成新的有序结构;经过碳化处理后,环状梯形结构转变为碳的层状结构,层状结构沿纤维轴取向形成X射线衍射中的衍射域,表现为表观晶粒尺寸.随着碳化温度的提高,层状结构在垂直纤维轴方向的尺寸明显增加,沿纤维轴方向的取向提高,层状结构排列规整度提高.