PAN纖維聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與預(yù)氧化進(jìn)程的相關(guān)性研究.pdf

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(guò)程，在整個(gè)過(guò)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(guò)程是一個(gè)物理變化的過(guò)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(duì)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(duì)規(guī)整分子鏈參與反應(yīng)，結(jié)晶度大的纖維放熱量增長(zhǎng)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(kāi)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(zhǎng)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