新型共聚單體對PAN纖維聚集態(tài)影響研究.pdf

1、高質(zhì)量的PAN原絲是制備高性能碳纖維的基礎(chǔ)，利用共聚單體對PAN原絲進行改性是直接而有效的獲得適宜制備PAN基碳纖維的手段，隨著研究的深入，常規(guī)的羧酸類、羧酸酯類和酰胺類共聚單體由于各自原因已經(jīng)難以滿足制備高性能PAN原絲的要求，本文采用β-衣康酸單乙酯和1-乙烯基-3-乙基咪唑溴鹽兩種新型共聚單體與丙烯腈進行了聚合和后續(xù)紡絲研究，探索了兩種單體在制備CF用PAN原絲的可行性。
　　以丙烯腈（AN）為單體，利用2種共聚單體β-衣康

2、酸單乙酯(β-EIA)和1-乙烯基-3-乙基咪唑溴鹽([VEIm]Br)設(shè)計了β-EIA-AN，[VEIm]Br-AN和β-EIA-[VEIm]Br-AN三種共聚體系，通過對粘均分子量，單體轉(zhuǎn)化率，分子結(jié)構(gòu)，聚合物溶液粘度和粘彈性等的研究，并與衣康酸（IA）-丙烯腈(AN)體系進行了比較，考察了2種共聚單體對AN溶液自由基聚合的影響。在[VEIm]Br-AN、β-EIA-AN、[VEIm]Br-β-EIA-AN和IA-AN四種共聚體系中

3、，[VEIm]Br-AN體系聚合速度較快，最終轉(zhuǎn)化率較高，獲得的聚合物分子量也較高;β-EIA-AN和IA-AN共聚體系轉(zhuǎn)化率和分子量均較低;不同共聚體系下PAN大分子的立構(gòu)規(guī)整結(jié)構(gòu)均表現(xiàn)為無規(guī)共聚物，但存在微小差異，其中[VEIm]Br-AN共聚物全同結(jié)構(gòu)較多，間同結(jié)構(gòu)較少。[VEIm]Br-AN共聚物溶液的粘度、彈性和粘性均高于其他3種共聚物溶液，但粘彈轉(zhuǎn)變點頻率較低;β-EIA-AN和IA-AN共聚物溶液粘度和粘彈性相對較低，具有

4、較高的粘彈轉(zhuǎn)變點頻率;其中IA-AN共聚物溶液粘度變化速率具有溫度敏感性。
　　采用濕法紡絲開展了[VEIm]Br-AN和β-EIA-[VEIm]Br-AN兩種共聚纖維制備研究，研究了共聚單體對纖維表面形態(tài)、結(jié)晶結(jié)構(gòu)、取向結(jié)構(gòu)的影響，以及共聚纖維的熱性能，結(jié)果表明，纖維結(jié)晶度、晶粒尺寸和取向度均隨牽伸倍數(shù)的提高而提高，在沸水牽伸和蒸汽牽伸階段最大牽伸倍數(shù)分別為5.0倍和2.4倍;[VEIm]Br-AN共聚物纖維在N2氣氛下起始放熱