靜電紡絲法制備聚丙烯腈纖維及其預(yù)氧化的研究.pdf

1、聚丙烯腈（PAN）碳纖維因其具有高比強(qiáng)度、高比模量等諸多優(yōu)異特性，已被廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)中。隨著對(duì)碳纖維制品不斷的開發(fā)和應(yīng)用，碳纖維必將成為一種可以形成龐大產(chǎn)業(yè)帶的基礎(chǔ)產(chǎn)品，從而使其具有不可替代性。如今制備碳納米纖維的方法有多種，靜電紡絲法是目前唯一能夠直接、連續(xù)制備聚合物納米纖維的方法。隨著靜電紡絲法逐漸成熟，并逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備聚丙烯腈碳納米纖維具有極大的潛在應(yīng)用價(jià)值。在靜電紡制備碳納米纖維的過(guò)程中，預(yù)氧化是承

2、前（原絲）啟后（碳纖維）的橋梁。通過(guò)改變預(yù)氧化參數(shù)得出最佳預(yù)氧化工藝條件，為制備高性能的碳納米纖維提供理論基礎(chǔ)，因此預(yù)氧化過(guò)程也是目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者科研的主要方向之一。 本文將聚丙烯腈采用靜電紡絲法制得納米纖維，經(jīng)過(guò)預(yù)氧化工藝制備了聚丙烯腈預(yù)氧化纖維。以掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、熱紅外光譜（IR）、X射線衍射（XRD）、熱失重（TG）等為主要表征手段，系統(tǒng)分析了聚丙烯腈納米纖維、預(yù)氧化纖維的表面形態(tài)和結(jié)構(gòu)性能。

3、 在靜電紡絲過(guò)程中，研究了溶液濃度、溶劑類型、電壓、接收距離等參數(shù)對(duì)纖維直徑的的影響。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)對(duì)各因子的分析得出：以二甲基甲酰胺（DMF）溶劑，在11wt％的濃度下，電壓為25kV，距離為20cm可以制得纖維直徑在80nm左右的聚丙烯腈納米纖維。在預(yù)氧化過(guò)程中，通過(guò)XRD分析結(jié)果證明了聚丙烯腈鏈狀分子隨著溫度升高逐漸演變成穩(wěn)定的梯形結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度下降：力學(xué)性能研究表明，隨著預(yù)氧化溫度的升高，纖維的剛性逐漸增強(qiáng)，斷裂伸長(zhǎng)率先增大后