氧化结构对聚丙烯腈预氧纤维热稳定性的影响

将聚丙烯腈(PAN)原丝进行预氧化热处理,借助固体核磁(13C Solid-NMR)、热重红外联用分析仪(TG-IR)及力学性能测试等手段研究了PAN预氧纤维的结构及对热稳定性和力学性能的影响。结果表明:不同预氧化温度处理的预氧纤维热稳定性呈现先升高后降低趋势,是由形成的环化结构和氧化结构共同作用的结果:环化结构使热稳定性提高,而氧化结构达到一定含量后使热稳定性降低。在后续高温处理过程中预氧纤维中的氧元素与碳元素形成碳氧化合物,以CO和CO2的形式从纤维中脱除,形成结构型缺陷。经245℃处理形成适宜的预氧结构,碳元素脱除量最小,碳纤维的碳收率及拉伸强度最高。     

牵伸环境对聚丙烯腈原丝取向结构的影响

借助于声速仪、X射线衍射仪研究了不同环境下聚丙烯腈(PAN)纤维在牵伸作用下取向结构的变化。结果表明:溶剂、热的单独或协同环境下,牵伸可使PAN纤维的全取向和晶区取向提高,全取向因子的增加幅度大于晶区取向因子的增加幅度;高压水蒸汽环境的牵伸,对PAN纤维取向度影响更加明显;在相同的热处理温度条件下,PAN原丝的取向程度越高,其预氧纤维的预氧化程度越低。     

PAN纤维环构化结构形成对温度的依赖性研究

在氮气气氛、100～260℃条件下对PAN纤维进行热处理,通过红外吸收光谱(FTIR)和固体核磁(13C-NMR)研究PAN分子在热处理过程中化学结构的转化,推测其发生的化学反应.研究表明,PAN大分子中腈基(C≡N)反应活化能较低,C≡N可以在较低温度下优先发生环化反应,150℃时首先生成C=N官能团;温度高于170℃,CH2/CH上发生脱氢反应,生成C=C官能团,同时,此C=C结构与已生成的C=N转化为六元环上的-C=N-C=C-共轭结构;温度高于260℃,六元杂环中的共轭-C=C-C=N-结构不稳定,它在分子内发生了异构化反应,转化成更稳定的-C-C=C-N-结构.     

热处理对PAN纤维环构化结构及后续反应的影响

在氮气气氛下,对PAN纤维分别在210～260℃进行热处理,得到不同环构化结构的PAN纤维,并在空气气氛中进行热稳定化处理.借助红外吸收光谱(FT-IR)、固体核磁(13C-NMR)、差示扫描量热分析(DSC)、元素分析(EA)和热重分析(TG)等测试手段,研究氮气中形成的PAN纤维环构化结构特点,及对后续热环化氧化反应的影响.结果表明:在氮气气氛中,随热处理温度从210℃升至260℃,PAN纤维的环化程度提高,不同热处理温度导致了不同PAN纤维环构化结构的形成:其中210～240℃区间内脱氢反应逐渐剧烈,-C=C-C=N-结构逐步增多;230～260℃区间,其易于捕获氧的官能团-CH2-C=C-NH-逐渐增多;随前期热处理温度的升高,前期形成的环构化结构使得后期环化和初步氧化反应可在更低的温度下进行,反应更加缓和,环化更加彻底,有利于生成更加完善的耐热网状梯形结构.     

刍议路基施工技术

路基是路面的基础,路基的施工质量直接影响路面的使用品质.坚固而稳定的路基是通过施工来实现的,只有通过精心施工才能建成高质量的路基工程.本文介绍了路基施工的重要性、路基施工的基本方法以及施工前的准备工作.     

液相化学法制取高纯石墨研究

采用液相化学法（或碱酸联合法）除去天然鳞片石墨中的灰份及其它杂质，得到了99．82％碳含量的高碳石墨；研究了碱溶（熔）酸解过程中各因素对石墨纯化的影响，确定了纯化过程的最佳工艺参数，同时探讨了助剂在石墨纯化过程中的作用。     

中间相沥青基炭纤维的研制

对不同的中间相沥青原料进行了微型纺丝机的试纺工作，探讨了中间相沥青的可纺性及炭纤维性能与中间相沥青性能的关系；采用自制的落球粘度计研究了BS－9中间相沥青原料的流变性能随温度变化的规律；同时对以BS－9为原料获得的沥青纤维进行了不熔化、炭化处理，研究了预氧化最终温度对炭纤维性能的影响。研究表明：中间相沥青本身的性质影响其可纺性并最终影响炭纤维的性能，在熔融纺丝过程中，要与纺丝工艺参数相互协调；落球法提供的可纺温度与微型纺丝机的纺丝实验基本吻合，为今后纺丝温度的选取提供了理论依据；不熔化处理温度是影响炭纤维性能的关键因素。以BS－9为原料，在本实验条件下，得到直径为10.03μm、拉伸强度为1.96GPa的沥青基炭纤维。     

聚丙烯腈纤维径向致密结构的光密度法研究

凝固过程聚丙烯腈(PAN)初生纤维在径向上各点的双扩散程度不同,可能会造成PAN纤维在径向上致密结构的差异。首先采用光密度法测定PAN初生纤维径向的致密结构及其差异性的可行性和影响因素,在此基础上采用光密度法研究了凝固浴温度对PAN初生纤维致密性结构差异的影响。结果表明：对于PAN初生纤维,采用纤维切片厚度为4μm、调整入射光强使背景灰度为140时进行PAN初生纤维光密度的测定;保持凝固浴浓度恒定不变,凝固浴温度从25℃升高到65℃会导致PAN初生纤维的灰度降低、光密度值增大、纤维径向皮部与芯部的光密度差值增大,这表明随着凝固浴温度的升高,纤维的致密性降低、径向致密结构差异增大。光密度法可以用来定量表征PAN纤维的径向结构及其差异。     

聚丙烯腈预氧纤维含氧结构的形成与演变

在空气气氛下,对共聚聚丙烯腈(PAN)原丝在不同温度进行恒温热处理,利用红外吸收光谱(FT-IR)、固体核磁谱(NMR)、热失重红外联用仪(TGA-FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和化学滴定研究了PAN纤维在空气气氛下含氧官能团结构的形成与演变。结果表明,150℃时仅是PAN纤维中共聚单体衣康酸的羧基官能团转化为酸酐官能团;170℃时是共聚单体中的羧基和酸酐结构以CO和CO2形式从纤维中脱除,而此时空气中的氧与PAN纤维反应形成羰基和羟基结构,羰基含量较多;随着温度进一步提高,氧化反应程度剧烈,含氧结构含量增多,部分形成的羰基和羟基结构被逐步氧化为羧基、内酯结构。     

干湿法聚丙烯腈原丝预氧化特性研究

聚丙烯腈(PAN)溶液通过空气层进入凝固浴成纤制备干湿法原丝。采用X光衍射(XRD)、声速仪、原子力显微镜(AFM)表征干湿法原丝的结构,利用差示扫描量热仪(DSC)、固体核磁谱(NMR)、元素分析仪(EA)等研究了干湿法原丝的预氧化反应性质。结果表明:与湿法原丝相比,干湿法原丝表面光滑、结构致密。结构致密程度的差异,不影响干湿法原丝在氮气中预氧化过程的环化和脱氢反应,但极大影响了有氧介质中的环化、脱氢和氧化反应,使预氧化反应滞后。与湿法原丝的预氧温谱相比,干湿法原丝预氧温谱更高,特别要提高高温区的预氧温度。