聚丙烯腈基碳纤维预氧化过程中环构化机理

分析对比了全同立构聚丙烯腈及聚丙烯腈原丝的红外光谱及二者的红外光谱在预氧化过程中的变化，首次从微观立体结构的层次上解释了环构化反应的机理，阐明了大分子构象反转是环构化反应的控制步骤，说明了聚丙烯腈原丝的环构化是一个慢速构象反转快速环化脱氢的过程。进一步说明了环构化反应带来的超分子结构上的变化，及其对最终碳纤维质量的影响。     

高强度聚丙烯腈预氧化纤维的制备及性能研究

采用KMnO4对聚丙烯腈原丝进行改性并高温延伸,借助声速取向仪、傅里叶红外光谱（FTIR）、差示扫描 量热分析（DSC）及拉力试验机等分析方法,对比研究了聚丙烯腈纤维、改性聚丙烯腈纤维及预氧化纤维的结构 性能的变化。结果表明：聚丙烯腈纤维进行预氧化时,聚丙烯腈纤维发生环化反应形成一种比较稳定的结构;高 锰酸钾改性可以使纤维的环化反应温度提前,终止温度延后,有效缓解反应集中放热。高强度聚丙烯腈预氧化纤 维的最佳制备工艺为：KMnO4浓度为4 wt%,改性时间为3 min,延伸倍率为10。     

利用拓展关联度计算模型评价PAN原丝的性能

利用拓展关联度计算模型，对不同工艺条件下制备的碳纤维聚丙烯腈原丝进行综合性能评价。分析了由四种不同工艺条件制备的聚丙烯腈原丝性能，分析结果表明：不是单一工艺参数影响原丝的性能，而是聚合与纺丝的综合工艺条件共同决定原丝的综合性能，即制备高性能碳纤维原丝不仅需要精良的设备，而且需要合适的分子量、固含量、总牵伸倍数和理想的凝固条件等因素。     

氨水预处理时间对PAN原丝结构和性能的影响

为了研究90℃下氨水预处理时间对聚丙烯腈( PAN)原丝结构和性能的影响,采用傅里叶转变红外光谱(FT-IR)、元素分析(EA)、纤维收缩率和差示扫描量热分析(DSC)对氨水预处理前后PAN原丝的结构转变和热性能变化进行表征分析.结果表明,氨水预处理引发了PAN原丝的环化反应,使得原丝颜色由最初的白色变为黄色,并且延长氨水预处理的时间可有效增加原丝中的-C＝N-C＝N-结构;此外,未经处理的原丝在热稳定化过程中的加热速率不能超过4℃/min,而氨水预处理则能提升原丝可承受的最大加热速率,当预处理时间达到30 min时可使原丝能承受的最大加热速率提高到6℃/min.     

超声预处理聚丙烯腈原丝及预氧化的变化规律

为了研究超声预处理对聚丙烯腈(PAN)原丝及其预氧化的影响规律,利用差热扫描量热仪(DSC)、傅里叶转变红外光谱(FT-IR)、广角X射线衍射(XRD)研究PAN原丝预氧化过程中的热性能、结构转变和微晶尺寸。结果表明,超声预处理后的PAN原丝预氧化起始反应温度降低,放热范围增大;超声预处理后的PAN原丝可以在更低的预氧化温度下形成耐热的梯形结构;超声预处理后的PAN原丝的微晶尺寸由10.39 nm增大到11.18 nm。     

利用拓展关联度计算模型评价PAN原丝的性能

利用拓展关联度计算模型 ,对不同工艺条件下制备的碳纤维聚丙烯腈原丝进行综合性能评价 .分析了由四种不同工艺条件制备的聚丙烯腈原丝性能 ,分析结果表明 :不是单一工艺参数影响原丝的性能 ,而是聚合与纺丝的综合工艺条件共同决定原丝的综合性能 ,即制备高性能碳纤维原丝不仅需要精良的设备 ,而且需要合适的分子量、固含量、总牵伸倍数和理想的凝固条件等因素     

两种碳纤维前驱体的对比

采用国产和日本产聚丙烯腈原丝，通过纤维强度、伸长率、纤度、纤维相对分子量和溶液性能等常规分析，C、N、H元素分析，DSC、TG、IR、X射线、扫描电镜和透射电镜分析，找出两种原丝在强伸度、分子量、熔点、元素含量、结晶度及其表面形貌等结构与性能的差别。研究结果表明：与国产原丝相比，日本原比的断裂强度、分子量、结晶度及取向度较高，断裂伸长率较低。     

凝固浴中加入碳纳米管对ＰＡＮ碳纤维原丝结构性能的影响

在凝固浴中加入经酸处理的多壁碳纳米管（MWNTs）,制得多壁碳纳米管-聚丙烯腈纤维,并对其进行了表征．结果表明：在凝固浴中加入酸处理MWNTs,对填补PAN碳纤维原丝内部的微孔有明显的作用;对PAN原丝的结晶结构几乎没有影响;降低了原丝的晶区取向;提高了原丝的断裂强度、断裂伸长率及拉伸韧度．     

丙烯腈与衣康酸共聚物的合成与表征

采用丙烯腈（AN）与衣康酸（IA）共聚,纺制了碳纤维前驱体聚丙烯腈原丝。利用元素分析IR,^13C-NMR,DSC,TG等手段对该丙烯腈原丝的结构和性能进行了表征,用Kelen-Tudos法测定了AN与IA共聚的竟聚率：rAN=0.39,rIA=3.85。研究结果表明：共聚单体IA能在较低温度时以离子机理形式引聚丙烯腈原丝的氧化、环化放热反应,且能减缓放热效应。     

聚丙烯腈基碳纤维制备过程中预氧化过程的研究进展

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维作为一种高性能结构材料,以其优异的性能被广泛用于航空航天、汽车船舶、体育装备、风力发电等领域.预氧化是碳纤维制备过程中最为关键的一步.一方面是由于耗时长,能耗高;另一方面是由于预氧化预处理的恰当与否对最终碳纤维的结构和性能有重要的影响.本文综述了前人在聚丙烯腈原丝预氧化过程中的研究成果.主要介绍了聚丙烯腈纤维在预氧化过程中发生的物理变化,包括纤维颜色、长度、密度以及力学性能变化,也介绍了在预氧化过程中所发生的化学反应,例如环化反应、脱氢反应、氧化反应等.另外介绍了时间、温度、牵伸等预氧化工艺条件对所得预氧丝性能的影响.最后介绍了聚丙烯腈原丝经预氧化处理后的组织结构变化规律.通过综述前人的研究成果试图找出制备结构和性能均一预氧丝的预氧化处理工艺及相应的热氧稳定化机理,为获得高性能碳纤维奠定基础.     

Effect of different doses of electron beam irradiation on the structure of PAN precursor fibers and resultant stabilized fibers

Different doses of electron beam was imposed on the polyacrylonitrile(PAN) precursor fibers before the fibers were stabilized. The effect of electron beam irradiation on the chemical structure, crystallite size of PAN precursor fibers and density, oxygen content, transverse section morphology of the stabilized fibers in the stabilization process were characterized by the use of fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), float-sink procedure, elemental analysis and scanning electron microscope(SEM), respectively. The results showed that the extent of cyclization was increased and the crystallite size was decreased. We found that electron beam irradiation could accelerate the cyclization reaction and stabilization reaction in the stabilization process through density test and elemental analysis. We also found that the effect of 200 kGy electron beam irradiated fibers with the stabilization time of 75 min was better than that of the original stabilized fibers with 90 min. These results demonstrate that electron beam irradiation can shorten the stabilization time.     

聚丙烯腈的合成与碳纤维制备

利用丙烯腈与衣糠酸在二甲基亚砜/水(DMSO/H2O)中的共聚合,通过调整DMSO/H2O的配比,可以调节聚合物的粘均分子量,提高聚合物的粘均分子量.聚合物经过汽提除去水,添加适量的DMSO溶剂配制成10%左右的放丝溶液,经干—湿法纺丝得到高强聚丙烯腈原丝,最终可以明显提高碳纤维的强度.     

聚丙烯腈共聚纤维预氧化反应动力学的研究

聚丙烯晴纤维预氧化反应过程主要发生两个化学反应:环化反应和氧化反应。本工作研究了这两个化学反应的动力学,结果发现环化反应的活化能高于氧化反应的活化能。在所考察的温度范围内,环化反应速率明显地高于氧化反应的速率。     

两种碳纤维前驱体的对比

采用国产和日本产聚丙烯腈原丝,通过纤维强度、伸长率、纤度、纤维相对分子量和溶液性能等常规分析,C、N、H元素分析,DSC、TG、IR、X射线、扫描电镜和透射电镜分析,找出两种原丝在强伸度、分子量、熔点、元素含量、结晶度及其表面形貌等结构与性能的差别.研究结果表明与国产原丝相比,日本原丝的断裂强度、分子量、结晶度及取向度较高,断裂伸长率较低.     

蓄热调温聚丙烯腈纤维的染色热力学

采用阳离子红5GN染料研究新型蓄热调温聚丙烯腈(PAN)纤维染色热力学,绘制吸附等温线,计算了分配系数、染色饱和值、染色亲和力及染色焓,并与普通PAN纤维进行对比。在相同的恒温染色条件下,阳离子红5GN在蓄热调温PAN纤维上的吸附等温线类型与普通PAN纤维相同,属于Langmuir类型;分配系数、染色饱和值和亲和力随染色温度的升高而增大;温度较低时,蓄热调温PAN纤维的分配系数、染色饱和值和染色亲和力显著高于普通PAN纤维,随温度的升高,差距减小。     

南极磷虾虾肉蛋白/聚丙烯腈复合纤维的制备与表征

通过接枝与共混并用的方法将南极磷虾虾肉蛋白质引入聚丙烯腈(PAN)中,采用湿法纺丝制备了南极磷虾虾肉蛋白/聚丙烯腈复合纤维。并通过FT-IR表征了接枝物的成分,有效地证明了接枝的成功性。X射线衍射测试表明,接枝物在保留部分PAN和蛋白质结晶性的同时,由于结构受到了破坏,结晶能力有所降低。用差热分析法(TGA)测试了不同蛋白质含量下复合纤维的热稳定性,分析了蛋白质含量对纤维热性能的影响。采用单丝强力仪测试了不同组分纤维的断裂强力,结果表明,纤维的断裂强力随着接枝物含量的增加而降低。最后用电镜观察了纤维的微观形貌,纤维表面的沟槽结构和分散颗粒,表明纺丝原液在凝固的过程中存在不均匀收缩现象。     

The Coagulation Process of Nascent Fibers in PAN Wet-spinning

The evolvement of microstructure and properties of nascent fibers during coagulation process in the polyacrylonitrile (PAN) wet-spinning and the effect of coagulation bath conditions on the structure and properties of the nascent fibers were investigated by the means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), fiber fineness machine, fiber tensile strength machine, etc. The experimental results indicate that the nascent fibers become denser and have fewer inner defects, the diameter of n...     

聚丙烯腈基预氧化织物的制备及性能研究

为了研究预氧化工艺对预氧化织物的力学性能以及对活性炭纤维收率的影响,采用聚丙烯腈斜纹织物制备活性炭纤维布,通过XRD分析预氧化织物结构的变化并测定其环化度.通过正交实验对预氧化织物的性能进行分析,实验结果表明：预氧化温度对预氧化织物的力学性能及环化度起主导作用,其次是预氧化时间和织物的收缩率;同时,得出制备预氧化织物的最佳工艺：预氧化温度250℃,预氧化时间30 min,织物的收缩率为15%.     

Effect of Post-spinning Modification on the PAN Precursors and Resulting Carbon Fibers

The impregnation of a special grade PAN precursor,fibers wus carried out in a 8 wt% KMnO4 aqueous solution to obtain modified PAN precursor fibers. The effects of modification on the chemical stncture and the mechanical properties of precursor fibers thermally stabilized and their resulting carbon fibers u＇ere characterized by the combiination use of densities, wide-angle X-ray diffraction （WAXD）, X-ray photoelectron speetroscopy （XPS）, elemental analysis （ EA ）, Fourier traasform infrared spectroscopy （FT-IR） and scanning electron microscope （SEM）, etc.KMnO4 as a strong oxidizer can swell, oxidize and corrode the skin of a precursor.fiber, and transform C≡N groups to C≡N ones, meamchile , it can decreuse the crystal .size increuse the orientation index and the costallinity index, furthermore it can increuse the densities of modified PAN precursors and resuhing thermally stabilized fibers. As a result, the carbon fibers developed from modified PAN fibers show an improvement in tensile strength of 31.25 % and an improvement in elongation of 77.78 % , but a decrease of 16. 52% in Young＇s modulus.