为碳纤维中杂质元素测定提供科技支撑

科学导报讯 记者耿倩 9月1日，记者从山西煤化所获悉，该所牵头主编的《聚丙烯腈基碳纤维中钾、钠、钙、镁、铁、硅含量的测定-电感耦合等离子体原子发射光谱法》和《黏胶基碳纤维中钾、钠、钙、镁、铁、锌含量的测定-电感耦合等离子体原子发射光谱法》中国材料与试验团体标准已由中国材料与试验标准化委员会批准发布并将于2023年10月21日实施。该系列标准规定了利用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定聚丙烯腈基及黏胶基碳纤维样品中杂质元素含量的试剂、仪器设备、试验步骤、精密度及试验报告等。

在碳纤维产品的制備过程中，不可避免会引入影响其性能结构的微量钾、钠、钙、镁、铁等杂质元素。这些不同量级的杂质元素会以金属插入物、多原子掺入物、氧化物、碳化物等形式，弥散在纤维组织结构间，从而对碳层结构的稳定性等产生不良影响；甚至在不同的使用环境中，可能会起到催化作用或发生界面间迁移，使得碳纤维骨架崩塌、结构不完整，而导致其相关材料的抗氧化、力学、湿热老化乃至烧蚀等性能变化，影响其在重要领域的应用。因此，建立相应的碳纤维中杂质元素含量测定的标准检测方法，对实现其性能、生产工艺过程的严格质量把控和后续的应用至关重要。

山西煤化所通过多年研究，形成了相对完整的简便、快速、灵敏度高、准确性好的电感耦合等离子体原子发射光谱法测定聚丙烯腈基及黏胶基碳纤维样品中杂质元素含量的样品前处理方法和测定标准方法，统一、细化了测试规范，对准确测定并严格控制其中杂质元素的含量指导工业生产和实际应用具有重要意义。