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第一章 绪论1

1.1 发展概况3

1.2 原料路线12

1.3 产品性能及品种16

1.4 应用现状和展望20

第二章 聚丙烯腈基碳纤维23

2.1 聚丙烯腈纤维的结构及热性质23

2.1.1 聚丙烯腈纤维的结构23

2.1.2 聚丙烯腈纤维的热性质29

2.1.3 耐热稳定结构的形成33

2.2 聚丙烯腈纤维的热氧化反应40

2.2.1 化学反应40

2.2.2 反应时纤维长度的变化51

2.2.3 预氧丝的性能58

2.2.4 纤维结构的变化66

2.3 预氧丝的高温热解70

2.3.1 化学反应70

2.3.2 反应时纤维长度的变化75

2.3.3 预氧化纤维结构的变化79

2.3.4 碳纤维的高温处理81

2.4 聚丙烯腈基碳纤维的生产工艺85

2.4.1 聚丙烯腈原丝的生产过程86

2.4.2 原丝的预氧化98

2.4.3 预氧丝的碳化115

2.4.4 碳纤维的石墨化处理124

2.4.5 后处理及辅助工艺127

第三章 沥青基碳纤维131

3.1 各向同性沥青基碳纤维132

3.1.1 原料准备132

3.1.2 熔融纺丝138

3.1.3 沥青纤维的不熔化及碳化141

3.1.4 产品性能148

3.2 中间相沥青基碳纤维153

3.2.1 沥青类有机物质的液相碳化153

3.2.2 适宜于纺丝的中间相沥青的制备168

3.2.3 中间相沥青的纺丝174

3.2.4 中间相沥青纤维的不熔化、碳化和石墨化175

3.2.5 产品性能179

4.1.1 原丝及其碳化182

第四章 其它原料制碳纤维182

4.1 纤维素基碳纤维182

4.1.2 热解及碳化机理186

4.1.3 产品性能194

4.2 酚醛基碳纤维195

4.2.1 原丝及其碳化195

4.2.2 热解及碳化机理199

4.2.3 产品性能201

4.3.1 木质素基碳纤维202

4.3 其它有机纤维基碳纤维202

4.3.2 聚乙烯醇基碳纤维205

4.3.3 萨朗基碳纤维208

4.3.4 聚乙烯基碳纤维210

4.3.5 聚丁二烯基碳纤维212

4.3.6 聚酰胺基碳纤维213

4.3.7 耐热有机高分子基碳纤维214

第五章 活性碳纤维和离子交换碳纤维217

5.1 纤维状活性碳的种类218

5.2.1 人造丝220

5.2 活性碳纤维的制造方法220

5.2.2 聚丙烯腈纤维225

5.2.3 酚醛纤维227

5.2.4 其它纤维229

5.3 产品性能229

5.3.1 化学组成及其形态特征229

5.3.2 孔径分布及表面积231

5.3.3 吸附特征234

5.4 产品应用241

5.5.1 制造方法243

5.5 离子交换碳纤维243

5.5.2 产品性能246

5.5.3 产品应用249

第六章 碳纤维的结构250

6.1 碳的结构250

6.1.1 碳原子及其结合方式250

6.1.2 石墨的晶体结构254

6.1.3 过渡态的碳结构261

6.1.4 有机物在碳化时的结构变化265

6.1.5 石墨化程度及度量指标271

6.2 碳纤维的微结构273

6.2.1 乱层结构273

6.2.2 微晶大小275

6.2.3 择优取向279

6.2.4 微小孔隙282

6.2.5 微结构模型285

6.3 碳纤维的形态结构289

6.3.1 碳纤维的径向结构290

6.3.2 宏观缺陷294

6.3.3 三维结构模型297

第七章 碳纤维的表面结构、性质和处理301

7.1 碳纤维的表面结构301

7.1.1 表面微结构和形态结构301

7.1.2 表面积和孔结构304

7.1.3 表面化学组成306

7.1.4 表面官能团312

7.2 碳纤维的表面性能319

7.2.1 表面润湿性319

7.2.2 表面反应性323

7.3.1 表面清洁法330

7.3 碳纤维的表面处理330

7.3.2 气相氧化法331

7.3.3 液相氧化法334

7.3.4 表面涂层法340

第八章 碳纤维的性质349

8.1 力学性质349

8.1.1 轴向抗拉模量351

8.1.2 轴向剪切模量362

8.1.3 轴向抗拉强度363

8.1.4 断裂伸长377

8.1.5 高温蠕变379

8.1.6 中子辐射的影响380

8.2 化学性质386

8.2.1 氧化反应387

8.2.2 氧化稳定性的改善392

8.2.3 间充化合物395

8.2.4 高温条件下与金属的反应398

8.2.5 耐腐蚀性401

8.3.1 比重403

8.2.6 其它反应403

8.3 物理性质403

8.3.2 热学性质405

8.3.3 电学性质411

第九章 碳纤维增强复合材料414

9.1 纤维增强复合材料的发展414

9.2 纤维增强复合材料的结构特性418

9.2.1 单向增强复合材料的力学性能分析418

9.2.2 短纤维增强421

9.2.3 影响复合材料力学性能的因素423

9.3 碳纤维增强塑料复合材料426

9.3.1 对基体树脂的要求及其种类426

9.3.2 碳纤维增强塑料的成型方法429

9.3.3 碳纤维增强塑料复合材料的特性431

9.3.4 混合增强塑料复合材料450

9.4 碳纤维增强碳复合材料458

9.4.1 碳/碳复合材料的制造459

9.4.2 碳/碳复合材料的特性470

9.5 碳纤维增强金属复合材料475

9.5.1 基体金属的选择476

9.5.2 复合材料的制造481

9.5.3 复合材料的性质及发展前景483

9.6 碳纤维增强陶瓷、玻璃和水泥复合材料487

9.7 碳纤维增强橡胶复合材料492

9.8 碳纤维纸494

第十章 碳纤维复合材料的应用497

10.1 导弹、宇航工业497

10.1.1 防热和耐烧蚀材料497

10.1.2 结构材料506

10.2 航空工业511

10.3 汽车工业516

10.4 化学工业519

10.5 电子、电器工业522

10.6 原子能工业526

10.7 体育用品528

10.8 音响器材531

10.9 医疗器材532

10.10 其它工业方面534

参考文献538