PAN原丝在预氧化及碳化石墨化过程中微观结构的变化研究

利用拉曼光谱和X射线衍射对聚丙烯腈原丝在预氧化以及碳化石墨化阶段的微观结构进行研究,分析了纤维的石墨结构有序性、晶态结构在不同处理阶段的变化规律。结果表明,240℃开始出现明显的拉曼特征峰;在碳化过程中,逐渐形成碳基平面,G峰峰强不断增强,有序性提高;石墨化过程中,D、G峰的半高宽(FWHM)和R值迅速减小,并出现G′峰,有序性进一步提高。在碳化石墨化阶段,随着处理温度的提高,产生乱层石墨结构,晶面间距d002减小,微晶尺寸La、Lc增加,C—C原子键距不断增大并接近SP2杂化碳原子间距。     

晶态结构对聚丙烯腈(PAN)原丝预氧化反应的影响

对不同晶态结构特点的聚丙烯腈(PAN)原丝进行预氧化处理,采用X射线衍射(XRD)、红外光谱法表征PAN纤维的晶态结构(物理)和化学结构变化。结果表明,PAN原丝的晶态结构影响预氧化反应及反应程度,结晶度小的PAN原丝由于其有序性差,易于向预氧纤维芳构化结构转化,而结构疏松,有利于氧的扩散,促进环化反应和初期氧化反应,PAN纤维芳构化指数和相对环化率都较高,预氧化反应程度较高;原丝结晶度的差异对纤维晶粒尺寸的变化起决定性作用,结晶度大的PAN原丝到预氧化后期仍保持较大的晶粒尺寸。     

晶态结构对聚丙烯腈(PAN)原丝预氧化反应的影响EI北大核心CSCD

对不同晶态结构特点的聚丙烯腈(PAN)原丝进行预氧化处理,采用X射线衍射(XRD)、红外光谱法表征PAN纤维的晶态结构(物理)和化学结构变化。结果表明,PAN原丝的晶态结构影响预氧化反应及反应程度,结晶度小的PAN原丝由于其有序性差,易于向预氧纤维芳构化结构转化,而结构疏松,有利于氧的扩散,促进环化反应和初期氧化反应,PAN纤维芳构化指数和相对环化率都较高,预氧化反应程度较高;原丝结晶度的差异对纤维晶粒尺寸的变化起决定性作用,结晶度大的PAN原丝到预氧化后期仍保持较大的晶粒尺寸。     

PAN基碳纤维制备过程中微孔结构的形成与转变

利用扫描电镜(SEM)、小角X射线散射(SAXS)对PAN基碳纤维制备过程中不同阶段纤维的表面形貌、微孔结构进行了测试,计算了PAN基碳纤维制备过程中不同阶段微孔的大小、各微孔占总微孔的体积分数、微孔的平均尺寸及表面的分形维数,分析了碳纤维的微孔结构在制备过程中的形成与转变。结果表明,原丝内部微孔的平均尺寸较大,预氧化过程中、后期,纤维内部微孔的平均尺寸及各相微孔的体积分数都发生了较大变化。低温碳化后,纤维中微孔的平均尺寸减小,且大孔洞的体积分数增大。高温碳化后,微孔的平均尺寸进一步减小,大孔的体积分数增大。原丝的微孔表面比较粗糙,在预氧化过程中微孔表面的分形维数减小。低温碳化后,微孔表面的分形维数增加。高温碳化后,微孔的形状由曲面转变为曲线。     

聚丙烯腈(PAN)基纤维中微孔的2维小角X射线散射

应用二维小角X射线散射技术对PAN原丝、预氧丝、碳化丝纤维样品进行表征并采用Fankuchen切线法处理实验数据,得到微孔的平均结构信息。X射线散射集中在探测器平面赤道方向,原丝、预氧丝样品的散射强度相近并小于碳化丝散射强度,表明PAN基纤维在热处理过程中,纤维内部微孔一直沿纤维轴方向择优取向,在预氧化阶段微孔含量和大小基本保持不变,而在碳化阶段将产生大量微孔,并使微孔取向角增大。散射数据均呈现Porod正偏离,说明纤维内部还存在1nm以下的微结构起伏。     

聚丙烯腈纤维预氧化过程中微观结构的演变

利用扫描电镜(SEM)、广角X射线衍射(WAXD)和小角X射线散射(SAXS)对200～275℃范围内逐步预氧化的聚丙烯腈纤维的断面形貌与微观结构进行了测试.根据各样品的WAXD,SAXS数据,分别计算了预氧化纤维的微晶尺寸、纤维内微孔大小、小孔洞所占的体积分数及微孔的分形维数,分析了材料的微观组织结构在预氧化过程中的变化.结果表明:随着预氧化温度的升高,纤维的微晶尺寸先增大后减小,纤维内微孔的尺寸先减小后增大,小孔洞所占的体积分数不断增大,微孔的分形维数先减小后增大.     

稳态强磁场下预氧化PAN纤维取向性能的研究

预氧化PAN纤维(POF)的取向结构是决定最终炭纤维性能的重要因素,利用PPMS产生强度为8,12,16T的稳态强磁场,将处于240,260,280,300℃等不同预氧化阶段PAN纤维分别进行10,30,50min处理。研究发现,POF中存在氰基和碳氮杂环两种磁性单元,PAN纤维的取向由于磁性单元的运动而发生改变。POF的总体取向度随磁场强度的增大和处理时间的延长而增加,晶体取向度随磁场强度的增大呈现先增加后减小的趋势。同时,磁场作用还能促进纤维非晶态向晶态的转变,提高纤维的结晶尺寸和结晶度。     

PAN纤维预氧化过程的结构变化及热行为

采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和差示扫描量热分析(DSC)研究了PAN纤维在预氧化过程的结构和热性能变化。结果表明:随着预氧化温度的升高,纤维的微晶尺寸增大,到220~230℃时达到最大,此后逐渐减小,原准晶结构逐渐被破坏。纤维的芳构化指数随预氧化温度的升高不断增大,PAN链状分子在逐渐演变成梯形环状分子结构,230℃和275℃是PAN原丝热稳定化的转折点。随着预氧化温度的升高,洋葱球非晶组织发生了结构演变。非晶化转变是从晶区边界开始,由外部向芯部逐步进行。纤维的环化度随着预氧化温度的升高表现为增大。在较低温度增加较快,随后增加变缓。230℃后,环化反应加剧,环化度迅速提高。     

成纤过程对PAN纤维晶态结构的影响

聚丙烯腈(PAN)原丝的晶态结构形成与其在制备过程所经历的传热、传质及力场作用有关,采用X射线衍射、紫外光谱和万能材料试验机等研究了不同外场环境下PAN原丝的晶态结构特征。研究结果表明,低温凝固成纤以传热为主,形成的初级凝胶网络结构物理交联点多,PAN纤维结晶度较大,晶粒尺寸较小;高温凝固成纤以传质为主,凝固剂水的扩散力使得PAN纤维结晶度较小,晶粒尺寸较大。较低温度下随着牵伸倍数的增加,PAN纤维结晶度增大,但晶粒尺寸变化较小。总牵伸一定时,结晶度变化不大,但随着较高温度牵伸倍数的增大,晶粒尺寸增长明显。     

聚丙烯腈基炭纤维中微孔的演变规律

利用二维小角X射线散射技术(SAXS),结合纤维孔结构解析理论及分形原理得到了炭纤维形成过程中纺丝、预氧化、低温和高温炭化等四个阶段样品的微孔结构信息。结果表明:原丝中孔隙沿纤维轴向择优取向,呈长梭状,其长轴与短轴的平均尺寸分别为24.3nm和19.2nm,长径比为1.27。遗留到预氧化阶段的原丝孔洞使得预氧化纤维出现高达1.85的长径比极大值,这可能与原丝线性结构向预氧丝耐热梯形结构转化有关。炭化阶段微孔尺寸迅速减小,长轴、短轴分别达到3.56nm和2.85nm左右,长径比也减小至1.24。分形状态研究表明:表面分形维数DS值介于2.42～2.88之间,且随工艺的进行逐渐增大,低温炭化阶段变化幅度较大,说明各级产品在微观结构上越来越复杂,亦证明低温炭化是促进炭纤维微观结构转变的重要的工艺段。     

联苯型热致性液晶聚氨酯的合成与表征

采用溶液聚合法,以4,4′-二羟基联苯、5-氯-1-戊醇、甲苯-2,4-二异氰酸酯(2,4-TDI)及三种不同链长的脂肪族二元醇为原料制备了一系列的联苯型液晶聚氨酯(LCPU)。采用红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热(DSC)、偏光显微镜(POM)和X射线衍射(WAXD)等手段对聚合物进行表征。结果表明,这类联苯型的LCPU的熔点(Tm)随着聚合物分子链中小分子二元醇链长的增加而降低,而各向同性温度(Ti)则变化不大;POM观察表明,这一系列的聚合物均为热致性向列型液晶,其液晶态温度区间在90℃~207℃;其广角X射线衍射图在2θ≈25°有尖锐的衍射峰。     

磺化酚酞型聚醚砜/蒙脱土质子导电复合膜的表征与性能

采用浓硫酸为磺化剂,制备了磺化度为70.26%的磺化酚酞型聚醚砜,并通过添加有机蒙脱土制备了复合质子交换膜.研究了不同含量有机蒙脱土的复合质子交换膜的外观形貌,含水量,热稳定性和质子电导率,发现有机蒙脱土已经很好地分散在聚合物溶液中,复合膜的质子电导率在多种条件下均随着OMMT的添加量的增加而增加,其中SPES-C/OMMT10在80℃下经质子化处理后质子电导率达到8.53×10-4S/cm.     

热致型液晶增韧热固性树脂的研究进展

由于现有的热固性树脂增韧方法存在种种缺陷，热致型液晶正取代橡胶弹性体、热塑性塑料等成为新一类热固性树脂增韧剂，与其它方法相比，该法增韧效果好，改性体系耐热性、模量高。从液晶聚合物增韧、液晶单体／低聚物增韧、液晶固化剂增韧三个方面综述了现阶段热致型液晶增韧热固性树脂的研究进展。     

聚酰胺-胺的端基修饰合成偶氮液晶树形高分子

合成了以乙二胺为核的树形聚酰胺-胺(PAMAM),并将4-十二烷氧基偶氮苯-4′-磺酰氯偶氮液晶基元引入到PAMAM的末端,在常温常压下合成了一种新的偶氮液晶树形高分子化合物。用红外光谱(IR)和核磁共振谱(1H-NMR)对产物的结构进行了表征,以差热分析(DSC)和偏光显微镜(POM)研究了其液晶性。DSC研究表明,该化合物从室温升温到177℃时有丝状织构出现,即典型的向列型液晶织构,在逐渐降温过程中,丝状液晶织构不消失,在203℃出现了液晶相,结合POM的研究表明,合成的该树形液晶高分子呈现出典型的向列型液晶织构。     

纳米金属颗粒－绝缘体膜制备的研究

本文介绍了一台利用磁控溅射产生金属团簇，同时蒸发绝缘介质得到金属颗粒－绝缘体包埋团簇的设备，并利用该设备成功地制备出了Ｃｕ：ＣａＦ２和Ｔｉ：ＣａＦ２等金属颗粒膜。该设备适应性广，可产生几乎所有固体金属和半导体团簇。从而可以得到众多组合的功能膜。包埋在绝缘体中的团簇大小在１０ｎｍ－７０ｎｍ之间，为多晶结构；基质ＣａＦ２也为多晶     

含PET热致液晶共聚酯的合成及表征

本实验采用熔融缩聚方法合成了含PET的热致液晶共聚酯。反应分两步进行 :对羧基苯甲酸 (PHB)乙酰化和PET/PHB共聚酯的制备。通过正交实验确定了PHB含量是影响PET/PHB共聚酯特性粘度的最显著因素 ,在此基础上详细讨论了PHB含量对共聚酯液晶性、相转变、流变性的影响。分析结果表明 :合成的PET/ 6 0PHB共聚酯具有典型的液晶性     

离子束溅射Si薄膜的纵向结晶性分析

研究了离子束溅射制备微晶硅薄膜的生长纵向结晶演化过程.纵向分布Raman光谱分析显示,当硅薄膜厚度减薄时,表面硅层的结晶峰强度明显减弱,峰位有微弱的蓝移.最薄的样品显示为非晶态结构.当Raman激光聚焦斑点向64.5nm厚的薄膜样品深层面聚焦取样时,微晶硅薄膜的结晶性先由表层向下逐渐变好,最大晶粒尺寸达3.318nm,最高晶化率达47.6%.最后,当激光聚焦斑点到达薄膜与玻璃衬底的界面孵化层时,硅薄膜显非晶态.     

BHET-PHB热致液晶聚合物的合成及表征

本实验第一次以时苯二甲酸乙二醇酯(BHET)和对羟基苯甲酸(PHB)为原料，采用熔融缩聚的方法合成了BHET-PHB热致液晶共聚酯。通过红外和核磁验证了合成共聚酯的化学结构，并用DSC、偏先显微镜和X射线衍射研究了其液晶行为，证明合成的BHET-PHB共聚酯为典型的向列型液晶。     

大麻杆木质陶瓷的微晶结构与其吸油性能的研究

以酚醛树脂和大麻麻杆为原料制备一种木质陶瓷，用SEM，FTIR，XRD技术对所制得的木质陶瓷物相、微观结构和物理化学结构变化的影响进行了表征。SEM结果表明，木质陶瓷呈现三维网络有孔结构，FTIR、XRD测试结构表明，木质陶瓷含有C=C、C=0、C-O-C和C-H等基团的类石墨结构材料，并由无定形，乱层结构和六方结构氧化石墨3种成分，并随着炭化温度的升高，无定形结构向乱层结构和六方结构转化，晶面间距减少，但其吸油能力增加。     

粉末X射线衍射法对酰胺酸-酰亚胺共聚物晶体结构的研究

通过粉末X射线衍射仪对不同工艺条件获得的PMDA-ODA型酰胺酸-酰亚胺共聚物(PA-I)粉末的XRD图谱进行分析表明,PA-I粉末为半晶粉末,使用消除无定型鼓包的XRD图谱指标化,计算出晶体结构为三斜晶系,空间群为P1。采用Pawley全谱精修晶体结构,结果表明,随着酰亚胺化时间的延长和酰亚胺化温度的提高,PMDA-ODA的晶胞参数、微晶尺寸和晶格畸变都呈现规律性变化。