温度梯度对PAN预氧纤维低温碳化阶段结构演变的影响

发布时间：2024-04-08 20:00

　　在低温碳化阶段,PAN预氧纤维经热裂解重组形成乱层石墨结构的雏形,并进一步将该结构遗传至碳纤维,进而影响PAN基碳纤维的结构与性能。研究低温碳化阶段纤维结构的演变规律,对于调控PAN基碳纤维的结构与性能具有重要意义。本文采用13C固体核磁共振谱图(13C-NMR)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)和力学性能分析等手段,研究了预氧纤维在低温碳化阶段的反应进程,温度梯度对纤维结构演变的影响,以及低温碳化纤维的结构对PAN碳纤维结构与性能的影响。研究结果表明:(1)按纤维内部反应类型的差异将低温碳化温度分为两个阶段:热处理温度低于550℃时,纤维内以线型分子的裂解反应以及分子内环化、芳构化反应为主;热处理温度高于550℃时,随着线型分子裂解完全,纤维的芳构化程度提升,纤维内以分子间交联反应为主。在350～500℃的范围内,纤维的支链化程度随热处理温度的提升先升高后下降,在450℃时取得最高值。(2)采用三温区管式炉对预氧纤维进行低温碳化处理时,温度梯度的改变会使预氧纤维的结构演变进程产生明显差异。在350℃到650℃的升温跨度内,随第二温区温度的升高(400～550℃范围内),纤...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２石墨结构以及乱层石墨结构模型??Ｆｉｇ．１－２?Ｔｈｅ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｉｔｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ?ｇｒａｐｈｉｔｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??

?北京化工大学硕士学位论文???１．１．３?ＰＡＮ基碳纤维的结构??ＰＡＮ基碳纤维内部以乱层石墨结构为主，并包含石墨构型的微晶，非晶态??的无定形碳［２６］以及少量微孔。??ＰＡＮ基碳纤维的乱层石墨结构主要由ｓｐ２杂化的碳网平面豆相堆叠缠结构??成。碳网层面的弯曲折叠使其层间距要....

图１＿４高模量ＰＡＮ碳纤维的３Ｄ模型??Ｆｉｇ．１－４?Ｔｈｅ?３Ｄ－ｃａｒｂｏｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ａ?ｈｉｇｈ－ｍｏｄｕｌｕｓ?ＰＡＮ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒ??

?第一章绪论???图１＿４高模量ＰＡＮ碳纤维的３Ｄ模型??Ｆｉｇ．１－４?Ｔｈｅ?３Ｄ－ｃａｒｂｏｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ａ?ｈｉｇｈ－ｍｏｄｕｌｕｓ?ＰＡＮ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒ??Ｂｅｎｎｅｔ和Ｊ〇ｈｎＳ〇ｎ［３（）］在前人提出的碳纤维结构模型基础之上，....

图１－５?ＰＡＮ碳纤维的三维结构模型??Ｆｉｇ．１－５?Ｔｈｅ?ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＰＡＮ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒ??

?第一章绪论???图１＿４高模量ＰＡＮ碳纤维的３Ｄ模型??Ｆｉｇ．１－４?Ｔｈｅ?３Ｄ－ｃａｒｂｏｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ａ?ｈｉｇｈ－ｍｏｄｕｌｕｓ?ＰＡＮ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒ??Ｂｅｎｎｅｔ和Ｊ〇ｈｎＳ〇ｎ［３（）］在前人提出的碳纤维结构模型基础之上，....

图１－８?ＰＡＮ分子链的（ａ）螺旋型构象和（ｂ）平面Ｚ型锯齿构象??Ｆｉｇ．１－８?Ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ＰＡＮ?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｃｈａｉｎ?（ａ）?Ｈｅｌｉｘ?ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ａｎｄ??

?北京化工大学硕士学位论文???Ｈｚ?Ｈ２?Ｈ２??Ｉ?Ｉ?Ｉ??＼?＼?＼??ＸＮ?＇Ｎ?ＸＮ??图１－６?ＰＡＮ纤维的分子链结构??Ｆｉｇ．１－６?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｃｈａｉｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＰＡＮ?ｆｉｂｅｒ??”Ｃ—ＣＮ？…??￥?＾??Ｈ￣ｐｃ?—ＣＮ?Ｈ....

本文编号：3948734