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文檔簡介
1、高性能碳纖維的制備包括原絲的制備、原絲的預(yù)氧化及碳化三個(gè)主要過程,在整個(gè)過程中,預(yù)氧化進(jìn)程起著結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵作用,決定著最終碳纖維的結(jié)構(gòu)和性能。聚丙烯腈(PAN)原絲的制備過程是一個(gè)物理變化的過程,使PAN纖維具有一定的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)特征,然而受工藝路線等影響,PAN纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出多種多樣特征,且這種多元化特征結(jié)構(gòu)對預(yù)氧化有著不同程度的影響,因此,研究不同PAN原絲聚集態(tài)結(jié)構(gòu)對預(yù)氧化進(jìn)程的影響規(guī)律有著十分重要的意義。
2、本文借助X射線衍射(XRD)、差示掃描量熱(DSC)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、固體核磁共振(13C-NMR)等表征手段分析研究了不同晶態(tài)結(jié)構(gòu)PAN纖維對預(yù)氧化放熱行為及反應(yīng)生成特征結(jié)構(gòu)的影響,揭示了晶態(tài)結(jié)構(gòu)對預(yù)氧化進(jìn)程的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:
1.在預(yù)氧化反應(yīng)起始溫度下,非晶區(qū)分子鏈容易運(yùn)動(dòng)首先參與反應(yīng),延長時(shí)間不足以使晶區(qū)分子鏈發(fā)生反應(yīng),不同晶態(tài)結(jié)構(gòu)PAN纖維反應(yīng)放熱較平緩,結(jié)晶度小的纖維保持較高的放熱量。
3、> 2.預(yù)氧化初期,結(jié)晶度大的纖維晶體結(jié)構(gòu)對非晶區(qū)分子鏈的限制作用明顯,導(dǎo)致其放熱量較低,生成較少C=N結(jié)構(gòu);隨溫度升高,晶區(qū)邊緣相對規(guī)整分子鏈參與反應(yīng),結(jié)晶度大的纖維放熱量增長較快,不同晶態(tài)結(jié)構(gòu)PAN纖維放熱量差異逐漸變小。
3.預(yù)氧化中期,晶粒尺寸開始影響反應(yīng)進(jìn)程,反應(yīng)從微晶內(nèi)部和外部同時(shí)進(jìn)行,晶粒比表面積變大,放熱量增長幅度較大;結(jié)晶度大、晶粒尺寸小的纖維微晶比表面積較大,反應(yīng)放熱更劇烈,使不同晶態(tài)結(jié)構(gòu)PAN纖
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