GO/PAN复合材料在热处理过程中的结构演化
发布时间：2024-03-03 17:25
碳纤维(CF)作为常用的高性能纤维之一,依靠其高强度、低密度、化学性能稳定等优点成为重要的增强材料。随着碳纤维及其复合材料在商用、民用等领域的应用范围不断扩大,市场对于低成本碳纤维的质量和产量需求日益增大。基于上述问题,目前PAN基碳纤维的低成本改性工作主要围绕原丝低成本化和热处理优化两方面进行。采用纺织级PAN纤维作为碳纤维原丝可大幅降低生产成本。热处理工艺是提升碳纤维的结构性能和降低其生产成本的关键,一直是人们研究的重点。在预氧化和炭化过程,PAN原丝由线型的大分子逐渐转变为具有乱层石墨结构的碳纤维。其中,预氧化过程是时间成本和能源消耗最大、发生反应最剧烈的一步。PAN大分子在预氧化过程中,经过环化、脱氢、氧化等反应逐渐转变成耐热的梯形结构,其中氧对PAN预氧化结构的形成具有重要作用。氧化石墨烯(GO)表面含有丰富的含氧官能团,在极性溶剂中具有优异的分散性,并且其含氧官能团极易在热的条件下分解,使其被还原为还原氧化石墨烯(r-GO)。所以,GO被认为是PAN基碳纤维的完美的改性填料。但是,目前对于GO改性PAN基碳材料的相关研究非常有限,GO在预氧化过程中对PAN的结构演化及作用机...
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 PAN基碳纤维的发展概况
1.2 PAN基碳纤维的结构演化规律
1.2.1 PAN基碳纤维的制备工艺
1.2.2 PAN在预氧化过程中的结构演化
1.2.3 PAN在炭化过程中的结构演化
1.3 低成本PAN基碳纤维的研究进展
1.3.1 PAN原丝低成本化
1.3.2 预氧化优化改性
1.4 氧化石墨烯改性PAN基碳材料的研究进展
1.4.1 氧化石墨烯
1.4.2 GO/PAN基碳材料的改性研究
1.5 课题提出及主要研究内容
第二章 GO/PAN共混溶液的流变性能及其相互作用研究
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料及试剂
2.2.2 GO/PAN共混溶液制备
2.3 测试表征
2.3.1 GO结构表征
2.3.2 GO在不同溶剂中的分散性表征
2.3.3 GO/PAN共混溶液的流变性能测试
2.4 结果与讨论
2.4.1 GO的结构分析
2.4.2 GO在不同溶剂中的分散性
2.4.3 GO/PAN共混溶液的流变性能
2.4.4 GO与PAN在溶液中的相互作用
2.5 本章小结
第三章 GO/PAN复合膜的制备及其结构性能表征
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料及试剂
3.2.2 GO/PAN复合膜的制备
3.3 分析测试表征
3.3.1 GO/PAN复合膜的形貌及GO的分散性表征
3.3.2 GO/PAN复合膜的结构和性能表征
3.4 结果与讨论
3.4.1 GO在 GO/PAN复合膜中的分散性
3.4.2 GO对 GO/PAN复合膜的结构和性能影响
3.5 本章小结
第四章 GO/PAN基预氧化膜的结构演化机理研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料及试剂
4.2.2 GO/PAN基预氧化膜的制备
4.3 分析测试与表征
4.3.1 GO/PAN基预氧化膜的结构分析
4.3.2 GO对PAN结构演化的作用机理研究
4.4 结果与讨论
4.4.1 GO/PAN基预氧化膜的结构分析
4.4.2 GO对PAN在预氧化过程中的结构演化机理研究
4.5 本章小结
第五章 GO/PAN基碳材料的结构演化及性能
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料及试剂
5.2.2 GO/PAN基碳膜的制备
5.2.3 GO/PAN基碳纤维的制备
5.3 分析测试表征
5.3.1 GO/PAN基碳膜的结构演化
5.3.2 GO/PAN基碳膜的柔性表征
5.3.3 GO/PAN基碳膜的导电性
5.3.4 GO/PAN基碳纤维的结构与性能
5.4 结果与讨论
5.4.1 GO/PAN基碳膜的结构演化
5.4.2 GO对PAN基碳膜柔性的影响
5.4.3 GO对PAN基碳膜导电性的影响
5.4.4 GO对PAN基碳纤维性能的影响
5.5 本章小结
第六章 表面组装GO/PAN纤维的热性能及导电性能
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 实验原料及试剂
6.2.2 表面组装GO/PAN纤维的制备
6.2.3 热还原法制备导电PAN纤维
6.3 分析测试表征
6.4 结果与讨论
6.4.1 表面组装GO/PAN纤维的形貌结构
6.4.2 表面组装GO/PAN纤维的热性能
6.4.3 PAN-PGH纤维的导电性
6.5 本章小结
第七章 全文结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文与专利
致谢
本文编号：3918122
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 PAN基碳纤维的发展概况
1.2 PAN基碳纤维的结构演化规律
1.2.1 PAN基碳纤维的制备工艺
1.2.2 PAN在预氧化过程中的结构演化
1.2.3 PAN在炭化过程中的结构演化
1.3 低成本PAN基碳纤维的研究进展
1.3.1 PAN原丝低成本化
1.3.2 预氧化优化改性
1.4 氧化石墨烯改性PAN基碳材料的研究进展
1.4.1 氧化石墨烯
1.4.2 GO/PAN基碳材料的改性研究
1.5 课题提出及主要研究内容
第二章 GO/PAN共混溶液的流变性能及其相互作用研究
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料及试剂
2.2.2 GO/PAN共混溶液制备
2.3 测试表征
2.3.1 GO结构表征
2.3.2 GO在不同溶剂中的分散性表征
2.3.3 GO/PAN共混溶液的流变性能测试
2.4 结果与讨论
2.4.1 GO的结构分析
2.4.2 GO在不同溶剂中的分散性
2.4.3 GO/PAN共混溶液的流变性能
2.4.4 GO与PAN在溶液中的相互作用
2.5 本章小结
第三章 GO/PAN复合膜的制备及其结构性能表征
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料及试剂
3.2.2 GO/PAN复合膜的制备
3.3 分析测试表征
3.3.1 GO/PAN复合膜的形貌及GO的分散性表征
3.3.2 GO/PAN复合膜的结构和性能表征
3.4 结果与讨论
3.4.1 GO在 GO/PAN复合膜中的分散性
3.4.2 GO对 GO/PAN复合膜的结构和性能影响
3.5 本章小结
第四章 GO/PAN基预氧化膜的结构演化机理研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料及试剂
4.2.2 GO/PAN基预氧化膜的制备
4.3 分析测试与表征
4.3.1 GO/PAN基预氧化膜的结构分析
4.3.2 GO对PAN结构演化的作用机理研究
4.4 结果与讨论
4.4.1 GO/PAN基预氧化膜的结构分析
4.4.2 GO对PAN在预氧化过程中的结构演化机理研究
4.5 本章小结
第五章 GO/PAN基碳材料的结构演化及性能
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料及试剂
5.2.2 GO/PAN基碳膜的制备
5.2.3 GO/PAN基碳纤维的制备
5.3 分析测试表征
5.3.1 GO/PAN基碳膜的结构演化
5.3.2 GO/PAN基碳膜的柔性表征
5.3.3 GO/PAN基碳膜的导电性
5.3.4 GO/PAN基碳纤维的结构与性能
5.4 结果与讨论
5.4.1 GO/PAN基碳膜的结构演化
5.4.2 GO对PAN基碳膜柔性的影响
5.4.3 GO对PAN基碳膜导电性的影响
5.4.4 GO对PAN基碳纤维性能的影响
5.5 本章小结
第六章 表面组装GO/PAN纤维的热性能及导电性能
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 实验原料及试剂
6.2.2 表面组装GO/PAN纤维的制备
6.2.3 热还原法制备导电PAN纤维
6.3 分析测试表征
6.4 结果与讨论
6.4.1 表面组装GO/PAN纤维的形貌结构
6.4.2 表面组装GO/PAN纤维的热性能
6.4.3 PAN-PGH纤维的导电性
6.5 本章小结
第七章 全文结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文与专利
致谢
本文编号：3918122
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