PAN基碳纖維預(yù)氧化過(guò)程中的結(jié)構(gòu)演變和動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、在聚丙烯腈(PAN)基碳纖維的制備過(guò)程中，原絲的預(yù)氧化是影響碳纖維質(zhì)量、碳收率和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵工藝。深入研究原絲在預(yù)氧化過(guò)程中的熱行為和反應(yīng)機(jī)理，明確纖維結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律，對(duì)于進(jìn)一步優(yōu)化預(yù)氧化工藝，從而獲得高性能碳纖維具有重要意義。
　　 PAN原絲在預(yù)氧化過(guò)程中，時(shí)間和溫度是兩個(gè)重要的參數(shù)，本論文采用差示掃描量熱儀(DSC)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、元素分析儀(EA)、核磁共振(NMR)、體密度測(cè)試等分析手段，研究了預(yù)氧

2、化時(shí)間、溫度對(duì)處理后纖維熱性能和結(jié)構(gòu)演變的影響規(guī)律，以及纖維預(yù)氧化過(guò)程中的環(huán)化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。研究結(jié)果表明：
　　 1.環(huán)境氣氛對(duì)原絲的熱行為有明顯的影響。氮?dú)庵?，纖維的放熱集中；空氣中放熱較緩和，且在反應(yīng)初期，氧可促進(jìn)預(yù)氧化反應(yīng)的發(fā)生，使初始反應(yīng)溫度比氮?dú)庵械牡?，在反?yīng)后期，氧阻礙反應(yīng)的發(fā)生，使終止溫度移向更高溫度。
　　 2.預(yù)處理纖維中的含氧結(jié)構(gòu)對(duì)其后續(xù)反應(yīng)有明顯的影響，導(dǎo)致預(yù)處理纖維的DSC放熱峰出現(xiàn)雙峰現(xiàn)象。

3、>　　 3.時(shí)間效應(yīng)與溫度的高低有密切關(guān)系。180℃時(shí)，隨預(yù)處理時(shí)間的增加，纖維的環(huán)化度、密度、相對(duì)環(huán)化率等的變化不明顯，溫度高于180℃時(shí)，隨預(yù)處理時(shí)間的增加，纖維的環(huán)化度、密度、相對(duì)環(huán)化率等逐漸增加，且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其增加趨勢(shì)逐漸變緩。
　　 4.溫度對(duì)纖維的環(huán)化程度、體密度等具有明顯的影響作用。隨處理溫度的升高，環(huán)化程度和體密度都明顯增加，且增加趨勢(shì)逐漸加大，說(shuō)明溫度效應(yīng)大于時(shí)間效應(yīng)。
　　 5.由纖維的環(huán)化度