碳纤维的可持续生产：羊毛纤维交联对碳纤维产量和碳纤维形态的影响
文章题目：Sustainable Production of Carbon Fiber: Effect of Cross-Linking in Wool Fiber on Carbon Yields and Morphologies of Derived Carbon Fiber
文章来源：ACS Sustainable Chem. Eng. 2015, 3, 2660−2668
研究团队：新西兰坎特伯雷大学MacDiarmid先进材料与纳米技术研究所Mohammad M. Hassan等人
研究内容
大多数碳纤维由不可持续的基于化石燃料的前驱体制成，包括高纯度聚丙烯腈（PAN）和沥青，高纯度PAN不仅比羊毛纤维更昂贵，而且由于其单体的全球短缺而产生有限的量。
该团队探讨了各种交联途径以改变交联羊毛纤维在800℃氮气氛下碳化所得碳纤维的收率和拉伸性能。
研究了一系列离子键和共价键形成交联剂，包括双功能羧酸（琥珀酸和癸二酸）、二磺酸（萘二磺酸）、二醛（乙二醛）和二酐（丁二酸酐和衣康酸酐）。所得碳纤维在化学成分、碳收率、表面拓扑结构、晶体结构、亲水性和拉伸性能方面进行了表征，发现交联处理可使碳产率提高55%，由未经处理和交联的羊毛纤维生产的碳纤维均表现出超亲水性。虽然在本研究中所得碳纤维的抗拉强度相对较低，但所得纤维可作为低模量填料应用于热塑性复合材料的制造。
图1. 羊毛纤维与GO，SA3，IA和NDS交联的反应机理
图2. 未处理与NDS-，SA3-，IA-和GO-交联的羊毛纤维的FTIR光谱
图3. 未处理与不同交联剂交联的羊毛纤维的的拉伸强度
图4. 未处理和处理过的羊毛纤维的重量损失（a）和碳产率（b）随温度的变化
图5. 未处理和各种交联的羊毛纤维的WAXD（a）和FTIR（b）光谱，这些纤维在800℃下碳化
图6. 由未处理和各种预处理的羊毛纤维（插图：放大图像）生产的碳纤维的外表面和断裂表面的扫描电子显微照片
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