辐照PAN原丝结构及其对预氧化进程的影响
预氧化过程是碳纤维制备的重要阶段，在这一过程中的结构变化对最终碳纤维的结构与性能有重大影响。同时，由于预氧化是碳纤维制备中耗时最长的工艺过程，预氧化过程的高效化对生产效率的提高具有决定性的意义。辐照处理是原丝改性，改善预氧化过程的重要手段，目的是缩短原丝的预氧化时间，缓和放热。目前，有关辐照前后原丝具体的结构转变，预氧化进程的差异及所形成的预氧丝结构的不同，还有待进一步的研究，而这些方面对于预氧化工艺的设计是很重要的参考。 本论文从结构的角度出发，首先探究了辐照PAN原丝的结构，比较其和未经辐照的原丝，寻找结构差异，及这些结构差异在预氧化过程中的变化;再探究产生的新结构对预氧化机理及过程的影响;之后，探究不同阶段的温度对辐照丝预氧化的影响并指导设计预氧温谱。研究得出如下主要结论: 1.辐照之后，聚丙烯腈分子链中产生了共轭结构，推测包含环状共轭结构与线性共轭交联结构。 2.辐照后的原丝和未辐照原丝相比，由预氧化过程动力学计算表明，活化能升高，指前因子增大，反应级数基本不变，均为一级反应。 3.恒温预氧化条件下，辐照PAN原丝在预氧化过程中各种结构的产生均比未辐照PAN原丝要滞后，但随温度的升高各结构增长速度较快，最终与未辐照PAN原丝趋于相同。梯度升温条件下，辐照过的PAN原丝预氧化放热得到极大缓和。 4.PAN原丝经过辐照之后，在相同的温度条件下其环化率都会有所升高，并且环化率对末期温度的变化最为敏感。PAN原丝经过辐照之后，在相同条件下所制得的碳纤维性能有所下降，但是采用升高初期温度和中期温度，降低末期温度的措施可以在一定程度上减小下降的幅度。
预氧化;伽马射线辐照;碳纤维;原丝结构
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
曹维宇
2015
中文
TQ342.742
93
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）