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摘要：煤基中间相沥青（coal-based mesophase pitch，CMP）的组成决定着由其制备的石墨纤维的取向度，通过CMP的各向异性组分含量调控可实现石墨纤维的可控制备和性能提升。以精制煤沥青为原料，采用自升压-氮气吹扫两段热处理的方法制备CMP，获得了不同各向异性组分含量的CMP，经过熔融纺丝、不熔化、1300 ℃炭化及2800 ℃石墨化处理得到石墨纤维。采用有机元素分析、偏光显微结构分析、傅里叶红外光谱分析、MALDI TOF-MS分析、XRD、TEM以及SEM等多种表征手段分析了CMP的基本性质、分子量分布、可纺性能以及分子结构，在此基础上研究了CMP各向异性组分含量与其石墨纤维结构与性能的关系。结果表明：随着CMP各向异性组分含量从43%增加到99%时，沥青分子量分布在1000 Da附近的分离明显、分子量分布变窄，高分子量的稠环芳烃平面大分子增多，沥青可纺性能呈现先提高后降低的趋势，沥青分子有序度增强，有序度指数（OI）从0.443增强至0.544。CMP的各向异性组分含量增加，在一定程度上促进石墨纤维的微晶结构沿着纤维轴向择优取向，有助于石墨微晶缺陷的减少，石墨纤维的截面形貌具有明显辐射纹理，石墨片层平行排列规整且紧密。以各向异性组分含量为99%的CMP为前驱体制备的石墨纤维具有更加完善石墨结构，其拉伸强度和模量分别达1.96 GPa和449 GPa。
文章目录
0 引 言
1 实验部分
1.1 原材料
1.2 中间相沥青制备
1.3 石墨纤维制备
1.4 材料性能及表征
2 结果与讨论
2.1 中间相沥青的基本性能分析
2.2 中间相沥青的分子量分布及可纺性能评价
2.3 中间相沥青的分子结构分析
2.4 石墨纤维的结构与性能分析
3 结 论
