磷酸二氢铵对聚丙烯腈纤维预氧化程度及热稳定性的影响

聚丙烯腈(PAN)纤维的预氧化过程是PAN基炭纤维生产中最耗能耗时的阶段。为了加快PAN纤维的预氧化过程,提高PAN纤维的预氧化程度,采用非金属化合物磷酸二氢铵(NH_4H_2PO_4)对PAN纤维进行改性,探讨了磷酸二氢铵对PAN纤维化学结构和热性能的影响。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)分析得到,PAN纤维的预氧化程度随着预氧化温度和试验设定的NH_4H_2PO_4浓度范围内升高而升高。与未改性PAN纤维相比,相同温度下,改性PAN纤维环化度更高,在180℃和200℃低温条件下更为明显,240℃及260℃的促进效果一般,另外改性PAN纤维在240℃可提前完成环化反应。热重(TGA)结果表明,NH4H2PO4受热分解产生的磷酸与羟基反应导致分子链交联,能降低预氧化过程中的热失重,提高热稳定性。     

肼-碱改性聚丙烯腈纤维的脱色工艺与性能研究

采用二氧化硫脲对肼-碱改性聚丙烯腈(PAN)纤维(简称改性PAN纤维)进行脱色处理,并通过傅里叶变换红外光谱、测色配色仪、扫描电子显微镜等分析了常规PAN纤维及脱色前后改性PAN纤维的结构与性能,获得了最佳脱色工艺条件。结果表明:当二氧化硫脲溶液质量分数为12%,纤维浴比为1∶15,体系p H值为4,脱色温度为100℃,脱色时间为3~4 h时,改性PAN纤维的脱色效果最佳;使用二氧化硫脲脱色的改性PAN纤维仍具有较高的吸湿性,其吸湿率为12.8%,脱色前后的改性PAN纤维均较常规PAN纤维表面粗糙度增加,沟槽加深,直径增大;脱色处理对改性PAN纤维力学性能和阻燃性能影响很小。     

KMnO4对改性聚丙烯腈纤维物理与化学结构的影响

通过X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和拉伸仪研究了KMnO_4对改性聚丙烯腈(PAN)纤维化学结构、物理结构和力学性能的影响。实验结果表明,在KMnO_4改性PAN纤维过程中使PAN纤维不仅发生了氰基环化反应,还伴随氰基的水解;随改性温度的升高PAN纤维晶粒尺寸与结晶度呈现下降趋势;同时改性PAN纤维的断裂伸长率逐渐升高、杨氏模量与拉伸强度逐渐降低。     

硼酸改性PAN热稳定化行为的研究

将硼酸直接加入聚丙烯腈(PAN)聚合液中,制成硼酸改性PAN膜,采用差示扫描量热(DSC)法、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、元素分析等手段分析了硼酸对PAN热稳定化过程的影响。结果表明:硼酸改性提高了PAN的热稳定化反应活化能,并使放热峰值温度提高,当硼酸质量分数为2%时,活化能达271.27kJ/mol;硼酸含量越高,对环化反应的抑制作用越强,相对环化率越低;经过相同时间预氧化,改性PAN氧含量相对较低,硼酸改性阻碍了致密氧化层的快速形成,有利于减轻皮芯结构。     

吸湿发热聚丙烯腈纤维的性能研究

采用傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和热重分析仪对交联改性制备的吸湿发热聚丙烯腈(PAN)纤维的吸放湿性能进行表征,与普通PAN纤维及进口吸湿发热PAN纤维进行对比。结果表明:交联改性制备的吸湿发热PAN纤维红外光谱出现了较强的羟基峰和羧酸盐的伸缩振动峰,相比普通PAN纤维,表面沟槽加深、粗糙度增加,在100℃内失重率达17.17%,热分解温度提高近70℃,结晶度大幅下降,力学性能降低;交联改性PAN纤维的吸放湿性能较普通PAN纤维大幅度提高,并高于进口吸湿发热PAN纤维,其平衡回潮率约30%,吸湿积分热达155 J/g。     

聚丙烯腈热稳定化纤维在碳化过程中的结构变化研究

为研究聚丙烯腈(PAN)热稳定化纤维在连续碳化过程中的结构和力学性能变化,于300~1 300℃对PAN稳定化纤维进行热处理,然后采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析仪、X射线衍射(XRD)仪、拉曼(Raman)光谱仪、元素分析仪及纤维强伸仪等表征了纤维的化学结构、微晶结构及拉伸强度。结果表明:当温度达到600℃时,纤维残余氰基消失,结构致密性增大,且强度略有增加;当温度升高到1 000℃时,纤维氧含量大幅降低,纤维由梯形结构转变为碳平面结构,晶面堆叠、晶粒尺寸及石墨化程度缓慢增加,拉伸强度逐渐提高;当温度超过1 000℃后,微晶结构进一步重排与完善,晶粒尺寸及堆叠层数出现较快增长,同时纤维拉伸强度出现较大提升,体密度先降低后升高。     

亲水性多孔聚丙烯腈纤维的研究

将聚丙烯腈(PAN)与聚氧化乙烯(PEO)共混后湿法纺丝,经水洗后处理,制成具有不同微孔结构的改性PAN纤维,然后在NaOH溶液中水解,得到亲水性多孔PAN纤维(HM-PAN)。借助红外光谱和扫描电镜表征了HM-PAN的化学结构和形貌;讨论了HM-PAN的亲水性能和力学性能。结果表明:相同水解条件下,随PEO含量增大,HM-PAN中引入的亲水基团增多,表面形成的孔穴加深、数量增多,纤维的亲水性能提高;在相同PEO含量下,通过控制水解时间、HM-PAN的孔隙结构及亲水基团数量,可以提高HM-PAN对水分的吸收及转移性能。PEO质量分数为10%的HM-PAN试样的平衡吸水倍率可高达10.48 g/g,最大芯吸高度为13.5 cm,保水率高达98.1%。HM-PAN中微孔产生的应力集中以及大分子排列规整性的破坏,导致纤维的力学性能有所下降,而水解时张力的施加可有效降低其下降幅度。     

硫酸改性PAN预氧化纤维的制备及其对Pb~(2+)的吸附性能

采用质量分数为95%~98%的硫酸对聚丙烯腈(PAN)预氧化纤维进行酸化处理,获得改性PAN纤维;以改性PAN纤维为吸附剂,考察溶液pH值与温度以及接触时间对纤维对铅离子(Pb~(2+))吸附性能的影响。结果表明:改性PAN纤维拉伸强度达到132 MPa,纤维不仅含有共轭结构,也产生了大量酰胺基团;随着溶液pH值升高,改性PAN纤维对Pb~(2+)的吸附量增加,并在pH值为6时达到最大;改性PAN纤维对Pb~(2+)的吸附量随温度升高呈线性增加,在65℃时达到24.7 mg/g,平衡吸附时间为420 min;改性PAN纤维对Pb~(2+)的吸附满足准二级动力学方程,吸附行为符合Langmuir单层吸附模型。     

聚丙烯腈的吸湿发热改性研究

采用正交实验方法,以氢氧化钠(NaOH)对聚丙烯腈(PAN)进行水解,测试PAN的水解产物的吸湿性能,得到PAN水解条件。结果表明:PAN水解最佳条件为水解时间3 h、水解温度100℃、PAN与NaOH的质量比1.0∶1.0,NaOH溶液质量分数8%;PAN水解产物中含有大量羧基等亲水基团,具有明显放热效应,吸湿积分热随着水解产物吸湿性的增大而增大;在回潮率为0时,水解产物的吸湿微分热达4.5 kJ/g。     

无机微粒改性聚丙烯腈纤维的结构和性能

将经过表面修饰的纳米二氧化锑掺杂二氧化锡(ATO)悬浮液加入到预热浴中,对聚丙烯腈(PAN) 纤维进行抗静电改性。讨论了悬浮液ATO含量和添加位置对纤维抗静电性、力学性能等的影响,采用差示扫描量热仪、X射线衍射、透射电镜对改性纤维的结构进行了分析。结果表明:当ATO质量分数为5％以上时,改性PAN纤维的电阻率下降到108 Ω·cm,纤维的断裂强度保持2．7 cN／dtex,改性PAN纤维耐水洗性好,且不同ATO含量的改性PAN纤维的结晶形态和结晶度接近,玻璃化转变温度也没有明显的变化,维持约100℃。     

非织造和产业用高性能纤维

介绍了碳纤维、芳纶、聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维、超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维、聚苯硫醚(PPS)纤维、聚酰亚胺(P)I纤维、玄武岩纤维、芳砜纶的国内外发展概况及其在产业领域的应用。     

无机特种纤维介绍(一)

无机特种纤维具有优异的力学性能和耐高温、抗氧化的热学性能,在高科技领域应用越来越广泛。对无机特种纤维中的玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维的结构与性能、发展情况、制备方法以及主要应用领域进行了简要介绍,最后简要总结了这3种纤维的发展过程,展望了其发展前景及发展方向。     

无机特种纤维介绍(二)

对无机特种纤维中的硼纤维、硅酸铝纤维、氧化铝纤维的结构与性能、发展情况、制备方法以及主要应用领域进行了简要介绍,最后简要展望了这三种纤维的发展方向和前景。     

热粘合复合纤维PP/PE的研究

应用声速法、密度法等测试手段研究了以低熔点PE纤维为皮层，以高熔点PP纤维为芯层的PP／PE热粘合复合纤维的结构特性，对纺丝、拉伸工艺取得了一系列数据，所得结果对制取性能优良的热粘合复合纤维具有理论指导意义。     

日本化纤业的现状和发展方向

综述了日本化纤业的发展现状及发展方向,对其主要发展的功能性纤维材料、高性能纤维材料,特别是芳香族聚酰胺纤维、碳纤维增强复合材料等进行了介绍。     

吸波纤维研究进展

介绍了目前复合吸波材料中所用的吸波纤维，包括碳纤维、碳化硅纤维、多晶铁纤维等及其改性纤维的吸波机理和性能。简述了吸波纤维在复合材料中的排布方式、长度和含量对材料吸波性能的影响。综述了吸波纤维的研究现状和进展。     

几种纤维在增强混凝土中的应用

介绍了聚丙烯纤维、碳纤维、钢纤维和玻璃纤雏增强混凝土的基本性能,其中聚丙烯纤维有较好的技术经济性能,已在混凝土工程中广泛应用;由于碳纤维等后3种纤维有高强、高模和韧性,可用于次结构甚至主结构的增强或加固用。同时简介了国内外研究情况以及一些实际应用案例,指出今后有待研究的问题和研究的重点及方向。     

有机特种纤维介绍(三)

对有机特种纤维中的芳砜纶、聚苯硫醚(PPS)纤维、聚四氟乙烯(PTFE)纤维、聚芳酯纤维进行了简要介绍,包括它们的结构与性能、发展情况、制备方法以及主要应用领域,并简要展望了这四种特种纤维的发展方向与前景。     

纤维增强环氧树脂基复合材料的研究进展

综述了纤维增强环氧树脂基复合材料的应用及研究进展,其中包括玻璃纤维(GF)增强、碳纤维(CF)增强,芳纶纤维,混杂纤维及植物纤维增强等。     

系列扁平腈纶的开发

介绍了扁平腈纶的特性及国内外发展状态,重点分析了生产系列扁平腈纶的关键技术,如聚合物及原液的制备、喷丝板设计、纺丝工艺条件的优化等。指出原液温度、负拉伸、凝固浴温度、浓度、流量以及所用的油剂都会对扁平纤维的质量产生影响。