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炭纤维及其复合材料具有高强度,高模量,耐高温等一系列优异性能,因此在宇航、航空、建筑、机械、交通、文体等领域的应用日益扩大。在炭纤维家族中,因为中间相沥青基炭纤维具有更高强度、超高模量、极高导电传热和极低的热膨胀系数等独特性能而备受青睐。中间相沥青的性能是决定最终炭纤维质量的关键,因此制备可纺性优质中间相是制备优质炭纤维的前提。
以大庆FCC油浆为原料,糠醛为抽提溶剂,在最佳溶剂比及抽提温度下抽提得到富芳馏分(FCCRF)。然后以FCCRF为原料,在高压反应釜内采用加压、减压或加压减压相结合的热处理方法制备中间相沥青,并对制得的中间相沥青进行性能分析,考察其可纺性能。以可纺性能较优异的中间相沥青为原料,在柱塞式熔融纺丝机上进行纺丝实验,将纺制成的炭纤维原丝经过氧化不熔化及炭化处理制得炭纤维,并在偏光显微镜下观察其结构。
从实验中得出,以FCCRF为原料制得的中间相沥青软化点较低、流动性较好、偏光显微结构呈现广域流并体结构、可纺性能优异,是制备炭纤维的优质中间相沥青。从偏光显微镜中看出炭化后的炭纤维粗细均匀、表面光滑平直、无骨节状突起、各向异性强、纤维的取向度高,为性能较优异的炭纤维。这些充分的说明了以FCC富芳馏分为原料制备中间相沥青并纺丝制得优质中间相炭纤维的可行性,实验证实了FCCRF是制备炭纤维的优质原料。