三角形截面聚丙烯腈炭纤维制备及其成形机制研究的开题报告.pdf

三角形截面聚丙烯腈炭纤维制备及其成形机制研究

的开题报告

一、研究背景及意义

炭纤维具有强度高、刚度大、耐高温、耐腐蚀等优良性能，在航空

航天、能源、交通、轻工等领域有着广泛应用前景。然而，传统制备工

艺复杂、成本较高，成形过程中易产生炭化不均、裂纹等问题，影响其

应用效果。因此，寻求一种简单、高效的制备方法和成形机制对提高炭

纤维的质量和产量具有重要意义。

二、研究内容和技术路线

本研究将采用三角形截面的聚丙烯腈纤维作为前驱体，通过热处理

制备炭纤维。研究聚丙烯腈纤维形貌、热分解过程，确定最佳制备工艺

条件。在此基础上，探究三角形截面对炭纤维结构和性能的影响，分析

其成形机制，提高成形效率和质量。具体技术路线如下：

1.聚丙烯腈纤维制备：选用商业化的聚丙烯腈纤维，利用湿纺工艺

制备三角形截面纤维样品。

2.热处理制备炭纤维：研究样品在不同温度和时间下的热分解规律，

并确定最优化工艺条件。

3.结构和性能分析：利用扫描电镜、X射线衍射等手段分析样品的

微观形貌和结构，测试其力学性能和热性能。

4.成形机制研究：探究三角形截面对炭纤维成形过程中炭化不均的

影响机制，提高成形效率和质量。

三、研究预期成果

本研究将建立一种基于三角形截面聚丙烯腈纤维的炭纤维制备方法

和成形机制，实现高效、质量稳定的炭纤维制备，为其在航空、能源等

领域的应用提供技术支持和保障。同时，通过深入研究三角形截面的影

响机制，丰富了炭纤维的制备理论，为研究其他纤维材料的成形机制提

供参考。