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高模量炭纤维是炭纤维家族中的一个重要品种。由于它具有高模量、好的尺寸稳定性、热膨胀系数小、耐高温和低密度等优异性能,高模量炭纤维在人造卫星、国防建设和国民经济中有着广泛的用途。 胶液涂层法渗硼工艺过程简单易行,成本低廉,易于实现工业化。本文研究了硼催化法制备高模炭纤维的工艺及硼催化石墨化的机理。通过胶液涂层法对T-300进行渗硼处理,然后在2500℃下石墨化。研究了胶液组分、浓度和石墨化热处理温度对炭纤维力学性能的影响。通过力学性能的变化分析了硼改性的效果。实验表明胶液涂层法效果良好,并且适合连续化生产的要求。胶液涂层法渗硼处理可以使纤维的模量达到452Gpa、强度达4.29Gpa。 使用SEM、XPS和X-ray等测试方法对未渗硼和渗硼处理的纤维进行分析,提出了渗硼催化石墨化的机理。经渗硼处理后的石墨纤维有大而平整的微晶片层,晶格孔隙少,并排列规整,取向度高,所以纤维模量高。硼能够加速石墨化进程,经历了下列化学变化:硼化物分解,BN的形成和分解,硼的产生,最后极少量的硼残留在纤维中。硼是石墨化过程一种有效的催化剂,晶格参数(La,Lc and d002)的变化证明了这一点。