PAN基碳纖維預氧化過程中的結構演變和動力學分析.pdf

1、在聚丙烯腈(PAN)基碳纖維的制備過程中，原絲的預氧化是影響碳纖維質量、碳收率和生產效率的關鍵工藝。深入研究原絲在預氧化過程中的熱行為和反應機理，明確纖維結構的演變規(guī)律，對于進一步優(yōu)化預氧化工藝，從而獲得高性能碳纖維具有重要意義。
　　 PAN原絲在預氧化過程中，時間和溫度是兩個重要的參數(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)、體密度測試等分析手段，研究了預氧

2、化時間、溫度對處理后纖維熱性能和結構演變的影響規(guī)律，以及纖維預氧化過程中的環(huán)化反應動力學。研究結果表明：
　　 1.環(huán)境氣氛對原絲的熱行為有明顯的影響。氮氣中，纖維的放熱集中；空氣中放熱較緩和，且在反應初期，氧可促進預氧化反應的發(fā)生，使初始反應溫度比氮氣中的低，在反應后期，氧阻礙反應的發(fā)生，使終止溫度移向更高溫度。
　　 2.預處理纖維中的含氧結構對其后續(xù)反應有明顯的影響，導致預處理纖維的DSC放熱峰出現(xiàn)雙峰現(xiàn)象。

3、>　　 3.時間效應與溫度的高低有密切關系。180℃時，隨預處理時間的增加，纖維的環(huán)化度、密度、相對環(huán)化率等的變化不明顯，溫度高于180℃時，隨預處理時間的增加，纖維的環(huán)化度、密度、相對環(huán)化率等逐漸增加，且隨著時間的延長，其增加趨勢逐漸變緩。
　　 4.溫度對纖維的環(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，且增加趨勢逐漸加大，說明溫度效應大于時間效應。
　　 5.由纖維的環(huán)化度