【環(huán)氧樹(shù)脂板】的介紹

在復(fù)合材料中,因碳化及高溫?zé)崽幚磉^(guò)程受到纖維的影響的結(jié)構(gòu)與性能。環(huán)氧樹(shù)脂板

通常,在1 300 C下制備的碳材料中，石墨片層的尺度很小，且石墨烯層之間的堆疊是混亂無(wú)規(guī)的，僅有少數(shù)片層平行排列，這種碳原子層隨機(jī)分布的石墨材料被稱(chēng)為亂層石墨(turbostratic graphite)。不同制備工藝得到的石墨族材料,其石墨片層的堆疊的規(guī)整性各不相同，高溫?zé)崽幚砜梢栽?-定程度上提高這種規(guī)整性，因而石墨族材料的結(jié)構(gòu)具有較寬的分布范圍。此外，由于石墨烯層具有明顯的各向異性，石墨材料還可能具有不同尺度下的織構(gòu)。對(duì)石墨材料的顯微結(jié)構(gòu)與織構(gòu)將在5.3節(jié)中進(jìn)行更多的介紹,因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用中的絕大多數(shù)碳材料均屬于石墨材料。

高勒是類(lèi)暖原子組成的僅由五邊形和六邊形組成的黨狀分子.在富勒烯材料中碳原子同樣以?xún)?nèi)的在園現(xiàn)(由5個(gè)碾識(shí)于，成，所有碳利余的p軌道形成了商坡、想，在龍的外熱物，內(nèi)部都存在離域π電子。

從數(shù)學(xué)上講，富勒烯的分子式通式為12個(gè),6邊形為(n-開(kāi)時(shí)且意越著名的IPR規(guī)則(報(bào)立五邊形規(guī)則，即在富和分五邊形均被六邊形隔開(kāi)時(shí)，穩(wěn)定性，當(dāng)2個(gè)五邊形共用1個(gè)邊時(shí)，穩(wěn)定性飲之:3個(gè)五，這是因?yàn)橄噜?五邊形將存在且大的鍵角租轉(zhuǎn)的張力和能

碳化是指含碳有機(jī)物(先驅(qū)體)在一定溫度下發(fā)生分解反應(yīng) ,分子中的氫、氧、氮、硫等原子以氣體的形式溢出,最終得到碳材料的過(guò)程。碳化可以在氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)下發(fā)生。環(huán)氧樹(shù)脂板

先驅(qū)體不同時(shí)，碳化的反應(yīng)條件、反應(yīng)機(jī)理以及產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與性能均不盡相同。因此，碳材料的制備應(yīng)當(dāng)依據(jù)對(duì)性能的要求和生產(chǎn)成本等綜合考量，選擇合適的先驅(qū)體及制備工藝。對(duì)不同類(lèi)型先驅(qū)體的碳化過(guò)程及產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與性能會(huì)在5.4節(jié)進(jìn)行更為詳細(xì)的介紹。

環(huán)氧樹(shù)脂板材料的石墨化是其微觀結(jié)構(gòu)由亂層向理想石墨晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的過(guò)程，伴隨著這一過(guò)程，六角網(wǎng)平面間的層間距減小表觀微晶尺寸L。和L.增加。碳材料的石墨化進(jìn)程由石墨化處里溫度和保溫時(shí)間控制。在石墨化過(guò)程中,體系從外界吸收能量,實(shí)現(xiàn)由亂層結(jié)構(gòu)向石墨晶體結(jié)構(gòu)的有序轉(zhuǎn)化，與此同時(shí)原子的熱運(yùn)動(dòng)也將導(dǎo)致局部的無(wú)序化。在一 -定溫度下,這種有序一序轉(zhuǎn)化達(dá)到熱力學(xué)平衡，石墨化進(jìn)程即告終止。達(dá)到這種平衡狀態(tài)所需要的時(shí)間受材料種、石墨化溫度等因素影響。

目前研究表征碳材料石黑化的古壯雄夕且料中樹(shù)脂碳的石墨化及微結(jié)構(gòu)演變進(jìn)行了大量研究。

在復(fù)合材料中,纖維束內(nèi)的基體樹(shù)脂碳在2000C下即開(kāi)始產(chǎn)生石墨結(jié)構(gòu),石墨片層沿纖維軸向取向，而束間基體則維持各向同性的結(jié)構(gòu)。Rllick等將這種石墨化歸結(jié)為纖維預(yù)制體中的樹(shù)脂在裂解碳化中體積收縮受限而產(chǎn)生的不同方向上的應(yīng)力,如圖5-8所示。這些應(yīng)力具體包括:①沿纖維軸向的拉應(yīng)力;②沿纖維縱向的壓應(yīng)力;③沿纖維環(huán)向的壓應(yīng)力。

相比于單向復(fù)合材料.2維3維及多維復(fù)合材料中的基體在碳化時(shí)所受的收病成力愛(ài)到不阿方同的的。西用樹(shù)前硬正體的石最化度較低，此外，樹(shù)助中的物料，如石墨粉和您發(fā)的等同樣對(duì)基體的石墨化具有影響，它們會(huì)

清光角與熱解裘片層的取向程度有關(guān)。取向程度越高熱解碳對(duì)偏振光的雙反射起而清光角也越大。因而消光角可以作為熱解碳取向程度的衡量。實(shí)際研究也發(fā)現(xiàn)，基體為粗糙層結(jié)構(gòu)熱解碳的復(fù)合材料具有更高的力學(xué)性能。

石墨化度是在碳材料發(fā)現(xiàn)-對(duì)疊層順序?yàn)锳BAB..且層間距為0.335 nm概率P。對(duì)于絕對(duì)的亂層石墨,P:=0;對(duì)于完美石墨晶體,P1=1。所有碳材2800 C的高溫?zé)崽幚慝@得其P:的最大值P1增大,石墨烯的片層間距減小。熱解碳的初始微結(jié)構(gòu)對(duì)于最終的石墨化度有重要影響。熱解碳為可石墨化碳,P1mx=0.8;SL熱解碳可部分石墨化,P1max=0.2~0.7。不可石墨化Pr=0。

廣義的熱解碳是煤、瀝青、烴類(lèi)等物質(zhì)經(jīng)過(guò)高溫裂解得到的碳材料的總稱(chēng)，包括炭黑、玻璃

絡(luò)分子結(jié)構(gòu)，在高溫碳化時(shí)不會(huì)塔融.而是始終保持固態(tài),其分子結(jié)構(gòu)決定著產(chǎn)物的形貌和微不簡(jiǎn)物。因此，樹(shù)脂碳由尺寸十分微小的結(jié)構(gòu)單元組成,其結(jié)構(gòu)單元的排列基本呈各向同性，不可石墨化。

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