木材苯酚液化生成物碳素纤维化材料的制备及结构性能表征

全国优秀博士学位论文提名

完成人：马晓军，指导教师：赵广杰。

完成时间：二〇〇九年度

该论文以速生人工林杉木木材为碳纤维原料替代化石资源，通过一步合成法将其苯酚液化产物制备成纺丝原液，熔融纺丝后直接炭化成功获得通用级碳纤维。主要成果有：（1）探明了苯酚/木材比、合成温度、收丝辊的转速、合成剂用量、纺丝液合成升温时间、固化液中盐酸浓度以及固化时间等对原丝拉伸强度的影响规律。（2）解明了纺丝原液的线性结构形成、网状结构形成的机理。（3）木材液化物碳纤维的力学性能随炭化温度和炭化时间的增加而显著提高；随着炭化升温速率的增加而逐渐下降。优化炭化工艺后，木材液化物碳纤维的拉伸强度、模量、炭化率可分别达到1.7 GPa、159 GPa和60%。（4）炭化温度400 ?C以上，原丝的X射线衍射（002）衍射峰随着炭化温度的提高而明显增强；碳丝出现较明显的（100）衍射峰。木材液化物碳纤维的微结构d（002）、d（100）值随炭化温度的升高逐渐减小，La、Lc、Lc/d（002）值先减小后增大，表征材料石墨化程度的g值由小变大。

该成果发表SCI论文4篇，获得国家发明专利2件，出版专著1部。