聚丙烯腈在不同溶剂体系中的化学老化机理

聚丙烯腈(PAN)纺丝溶液作为二步法工艺制备PAN原丝的原料，在制备、储存和运输过程中长时间处于最低80℃的环境下，长时间伴热使纺丝液发生化学老化，影响制备原丝的质量。以最常用于制备碳纤维的有机溶剂的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和二甲基亚砜(DMSO)为溶剂，通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪和旋转黏度计，研究了PAN溶液在高温条件下化学老化过程中的结构变化和溶液黏度变化规律，提出了相应的化学老化机理。实验结果表明，DMF,DMAc,DMSO为溶剂的PAN溶液的颜色均随着老化温度的提高而加深。在FTIR中1 684 cm-1出现具有酸性的氰基α-H与相近的氰基分子交联反应生成的—C=N基团的特征峰，说明发生了不可逆的化学反应。3种PAN溶液均出现了溶液表观黏度随处理温度的升高而减小的趋势。这是由于发生了PAN分子内的氰基交联反应，降低了分子间的内聚能，导致溶液黏度降低。不同的是，PAN/DMF溶液在180℃以上出现凝胶化现象，这是由于高温下PAN在DMF体系中更倾向于发生分子链间的交联反应，形成凝胶网络结构。掌握纺丝液化学老化机理能为实际生产提供一...