碳纖維前驅(qū)體熔紡聚合物的制備與性能研究.pdf

1、本文引入其它單體對(duì)丙烯腈進(jìn)行共聚改性，通過(guò)組成和結(jié)構(gòu)的變化來(lái)改變聚丙烯腈的熱性能，使完全不可熔的丙烯腈聚合物變得可以熔融。實(shí)驗(yàn)部分主要包括三部分：(1)丙烯腈(AN)、丙烯酸甲酯(MA)和丙烯酸(AA)三元共聚；(2)AN和MA二元共聚；(3)聚合物的靜電紡絲。AN、MA和AA三元共聚，采用水為反應(yīng)介質(zhì)，以過(guò)硫酸鉀(KSP)和亞硫酸氫鈉(SBS)為引發(fā)劑，探討單體配比、反應(yīng)溫度、單體濃度和引發(fā)劑含量對(duì)聚合反應(yīng)的影響。因?yàn)槭侨磻?yīng)，且A

2、A對(duì)反應(yīng)體系的PH值有影響，單體配比的影響討論起來(lái)比較復(fù)雜，AA的比例含量對(duì)聚合反應(yīng)影響較大。在其它條件不變的情況下，單體濃度和引發(fā)劑含量增大，反應(yīng)速度加快，短時(shí)間內(nèi)就達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率，因此二者含量都不可過(guò)高，以免聚合過(guò)快造成不安全。反應(yīng)溫度對(duì)聚合反應(yīng)影響較大，60℃時(shí)反應(yīng)劇烈，出現(xiàn)爆聚結(jié)塊；溫度低于40℃，轉(zhuǎn)化率太低，甚至聚合反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行。
　　 AN和MA二元共聚，采用水和二甲基甲酰胺，水(DMF/H2O)兩種反應(yīng)介質(zhì)，以過(guò)

3、硫酸鉀(KSP)和亞硫酸氫鈉(SBS)為引發(fā)劑，以異丙醇為鏈轉(zhuǎn)移劑，分別討論了單體配比、反應(yīng)溫度、單體濃度、引發(fā)劑含量、反應(yīng)介質(zhì)組成和鏈轉(zhuǎn)移劑用量對(duì)反應(yīng)過(guò)程和聚合產(chǎn)物的影響。通過(guò)對(duì)聚合產(chǎn)物粘均分子量、轉(zhuǎn)化率等指標(biāo)考察，并運(yùn)用紅外光譜(FTIR)分析、DSC分析和顯微形貌分析等手段，對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行分析討論。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)過(guò)程影響較大，具體表現(xiàn)為：反應(yīng)溫度高時(shí)，聚合反應(yīng)迅速進(jìn)行，甚至由于反應(yīng)過(guò)于劇烈而出現(xiàn)爆聚現(xiàn)象；反應(yīng)溫度

4、低時(shí)，聚合反應(yīng)進(jìn)行緩慢，甚至不發(fā)生聚合。單體配比、單體濃度、引發(fā)劑含量、反應(yīng)介質(zhì)和鏈轉(zhuǎn)移劑主要對(duì)聚合產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與性能產(chǎn)生影響。通過(guò)調(diào)整以上實(shí)驗(yàn)參數(shù)，可以使得反應(yīng)過(guò)程安全穩(wěn)定，并獲得可以熔融的丙烯腈共聚物。最佳實(shí)驗(yàn)條件為：反應(yīng)溫度在40～45℃之間，單體配比AN/MA為85/15～90/10，單體濃度在20％～25％之間，過(guò)硫酸鉀含量約占單體量的0.3 wt％，亞硫酸氫鈉含量占單體量的2 wt％，反應(yīng)介質(zhì)組成H2O/DMF為90/10，鏈