【环氧板】石墨化度的影响因素

(1)组元。按照原料体系不同，碳纤维可分为丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维和人造丝基碳纤维。此外,还有气相生长碳纤维等。一般来说，环氧板基碳纤维较沥青基碳纤维难石墨化,但通过热牵伸等方式处理也可获得高石墨化、高模量的碳纤维。中间相沥青基碳纤维较普通级沥青基碳纤维容易石墨化，且其可石墨化性能受其前驱体的影响。气相生长碳纤维容易石墨化。基体碳依据其制备工艺不同可归类为热解碳、沥青碳和树脂碳。影响基体碳可石墨化性能的因素是复杂的。首先是基体碳的种类。通常，沥青碳较容易石墨化,树脂碳如酚醛树脂碳较难石墨化，热解碳的石墨化难易程度与其结构类型有关。环氧板在气相沉积热解碳中一般存在三种基本结构类型，即粗糙层结构、光滑层结构及各向同性结构。其中,粗糙层最容易石墨化，光滑层次之，各向同性层最难石墨化。

(2)应力石墨化。碳纤维在进行高温石墨化热处理的过程中,石墨和碳的蒸气压较高，在这种高温条件下碳纤维表面的碳可能蒸发，使其质量减少,并使纤维表面产生不均匀的缺陷，从而降低其强度。如果在一定压力下进行石墨化，则可得到强度较高的石墨纤维。同时，在环氧板材料碳化时先驱体树脂体积收缩，碳纤维体积膨胀，两者热膨胀的不匹配使碳纤维和基体碳界面产生局部热应力。在这种热应力作用下,树脂碳层状结构取向排列且层间距减小，在石墨化处理过程中生成较为完善的石墨结构。

(3)高压石墨化。在高压下有可能比通常石墨化所必要的温度更低时进行石墨化，或者使难石墨化碳石墨化。在压力下热处理,硬碳可转变为石墨。高压石盟化的机理类似于应力石墨化，可视外加压力等同于加热产生的热应力。

(4)催化石墨化。催化石墨化是一种由非晶态向晶态转变的固相反应。这种转变阻力很大,容易形成亚稳态使石墨化难以进行。环氧板通过添加某种金属、金属化合物或非金属及其化合物并进行高温热处理，有可能在比通常石墨化所必要的温度更低时进行石墨化。