聚丙烯腈PAN分子链的第一性原理研究

The equilibrium geometries of the polyacrylonitrile (PAN) chain was theoretically studied using the Hartree-Fock method at the STO-3G levels. As for the optimized structures, the average distance of the C atom couple in the main chain is 155.6 pm; the average distance of the C atom couple in the branch chain is 149.7 pm; the average distance between a C atom bonding with N atom is 115.5 pm. For the charge distribution, because of the influence of a N atom with its comparatively larger negative charge, the C atoms in the main chain are different in their charge distribution. Finally, the vibration models of the chain have been analyzed to clarify the reaction sequence of dehydrogenation and cyclization during pre oxidation and carbonization of the polyacrylonitrile.     

硬弹性聚丙烯纤维分子链的取向特征

硬弹性聚丙烯是在应变结晶和热结晶两个复合过程中形成的。利用双折射并结合广角X射线衍射（WAXD）等方法，研究了硬弹性聚丙烯在制备过程中晶相及非晶相分子链取向的变化，讨论了分了链的取向与硬弹性的关系。结果发现：降低熔体温度或提高熔体拉伸比可以提高晶相及非晶相分子链的取向，热处理时，晶相分子链的取向程度有所提高，而非晶相分子链的取向程度有所下降。在所研究的热处理温度的范围内，硬弹性聚丙烯的弹性回复率越高，晶相分子链的取向程度越高。     

取向静电纺丝纳米纤维的制备及应用研究进展

简单描述了静电纺丝的基本装置、原理;为制得高性能的取向纳米纤维,对静电纺丝中出现的不稳定性进行了研究,介绍了三种不稳定状况,并分析了其产生原因.列举了通过改变接收装置、控制电场和附加磁场等方法,改进静电纺丝技术来制取连续取向的纳米纤维,并对各种方法进行了简单的评价,指出磁化静电纺丝(MES)是目前制备取向纳米纤维最具有发展前景的方法.简要介绍了取向纳米纤维在生物组织工程领域方面的应用,并对其未来作了展望.     

PAN基碳纤维原丝长周期结构的二维SAXS研究

在有效采集湿法纺丝凝固成形的PAN纤维二维小角X射线散射(SAXS)图像的基础上,通过理论模型的建立和散射强度的计算,对散射信息中的微孔结构和长周期结构的叠加信号进行了合理的分离,获得了纤维中长周期结构信息。结合相关函数分析方法,计算了长周期中准晶区厚度、非晶区厚度等结构参数,建立了PAN纺丝过程中凝固纤维的长周期特征结构的研究分析方法。同时,采用广角X射线衍射(WAXD)方法测定纤维的结晶度,验证了所建立方法的准确性。     

分子链大尺度高度取向小尺度接近无规取向态的无规聚苯乙烯

在Ｔｇ以上３０℃对无规聚苯乙烯（ａ ＰＳ）薄膜进行了热拉伸，然后用各种实验方法测定的结果表明，该试样在红外二向色性，光学双折射及广角Ｘ 光衍射（ＷＡＸＤ）方面表现出各向同性；但是在热膨胀、溶剂溶胀以及应力 应变行为方面表现出显著的各向异性．以上结果表明，该试样小区域基本上无取向，而各向异性的性质是和试样中存在的大区域取向相联系的．     

聚亚甲基链在弹性形变时的链段取向研究

高聚物的弹性形变是一个重要而普遍的现象 .在弹性形变过程中链段取向问题的研究是高聚物弹态形变中一个十分重要的内容 [1～ 6 ] ,这主要是 :一方面 ,在弹性形变过程中的链段取向可用核磁共振和红外二向色性实验方法直接测定 [2～ 4 ] ,另一方面 ,它又与高聚物在弹性形变过程中统计性质密切相关[1,5,6 ] ,因此对链段取向的研究可加深对弹性形变过程的了解 .最近 Taylor等[7] 用 Monte Carlo方法研究了聚亚甲基链的链段取向问题 ,但未研究高聚物在弹性形变过程中的内能变化 [8] ,也未考虑远程相互作用和较短的高分子链情况 ,这通常与理想…     

双轴拉伸PET薄膜成膜过程非晶区分子取向的WAXS研究

本文将常应用于小的角度范围(29_(CuK_α)<50°)的结晶峰和非晶峰的计算机分峰法,推广到PET薄膜的广角度散射范围(2θ_(CuK_α)=5°—140°)。通过对分离出来的表征非晶区分子链间分布的非晶主峰特征参数的分析,探讨了在特定拉伸条件下非晶区分子取向在成膜过程的变化。     

STXM研究氧元素在PAN预氧化纤维截面上的分布

采用扫描透射X射线显微镜( STXM),对聚丙烯腈(PAN)预氧化纤维截面进行具有30 nm空间分辨率的元素分布研究,结合将两幅吸收图上对应像素点的光密度相比求解元素分布的双能衬度分析法,获得氧元素在PAN预氧化纤维截面上的分布信息.STXM实验结果表明,氧元素在PAN原丝截面上分布是均匀的;经过预氧化后,PAN纤维皮...     

基于静电纺丝技术的取向纳米纤维

纳米纤维作为一维纳米材料的一个重要分支,有着广泛的应用前景。静电纺丝技术是一种制备一维纳米纤维的有效方法。然而,传统制备工艺制得的纳米纤维常为无序排列的结构,极大限制了其应用。近十几年来,通过对喷丝装置、纤维分化区及接收装置的改进获得了取向纳米纤维(aligned nanofibers, ANFs),引发了研究者的广泛关注,但对于取向纳米纤维的制备与应用未见系统性的论述。本文系统总结了采用静电纺丝技术制备取向纳米纤维的方法,并评述了这种取向结构在生物组织工程修复、传感器、增强材料及能源等领域中的应用。鉴于ANFs在生物组织工程中得到广泛的关注,本文对其进行了着重介绍。而在能源领域,本文主要阐述在质子交换膜燃料电池方面的应用。最后,本文总结了ANFs存在的问题,并展望了其未来的发展。     

激光诱民聚酰亚胺纳米微结构中分子链取向排列的研究

通过Ｎｄ：ＹＡＧ偏振脉冲激光辐射聚酰亚胺薄膜,在其表面制得大面积纳米级周藏一微线条,线条的周期性为２００ｎｍ,线条方向始终平行于偏振激束电场方向,线条横截面为圆形或椭的柱状稔胍射红外光谱分别在平行与垂直纳米线条的方向上测试聚合物表面ＩＲＫ结果发现,１７２２和１２３１ｃｍ＾－１处的吸收有明显的二向色性,表明二线条内聚合物分子链部分呈现取排列,且聚酰亚胺分子我边方向与微线条方向垂直。     

激光诱导聚酰亚胺纳米微结构中分子链取向排列的研究

通过Nd:YAG偏振脉冲激光辐射聚酰亚胺薄膜,在其表面制得大面积纳米级周期性微线条,线条的周期性为200nm,线条方向始终平行于偏振激光束电场方向,线条横截面为圆形或椭圆形柱状结构.采用偏振反射红外光谱分别在平行与垂直纳米线条的方向上测试聚合物表面分子IR吸收光谱,结果发现,1722和1231cm^-1处的吸收有明显的二向色性,表明微线条内聚合物分子链部分呈现取向排列,且聚酰亚胺分子链方向与微线条方向垂直.     

硬弹性聚丙烯晶相和非晶相分子链取向的研究

本文用力学-振动光谱研究了硬弹性聚丙烯(HEPP)晶区和非晶区分子链在拉伸时取向的变化.我们发现在红外光谱中,1130—1190cm~(-1)波数范围内存在着三个峰,其中1167cm~(-1)处的峰是与结晶相长螺旋分子链相关的构象谱带,其谱带的强弱变化是与998cm~(-1)结晶谱带在拉伸时的变化趋势一致的.1159cm~(-1)谱带能够被归属于无定形谱带.而1152cm~(-1)处的峰也许是与短螺旋分子链构象谱带相关的.我们用计算机的二次微分、解卷积以及分峰程序测定了拉伸时HEPP晶区和非晶区分子链的取向函数,结果发现HEPP无定形分子链取向随拉伸比增加而增加,而晶区分子链的取向随拉伸比的增加先下降,直至拉伸比为1.5(第二次屈服点)后才逐渐增加.     

C60晶体在有序相的分子取向结构

以C60晶体中分子两种取向排列形成的双能级系统为基础,通过探讨C60晶体在有序相的热力学性质,得到了38o和98o两种取向排列的分子在晶体中均匀分布的结构稳定性结论.根据已报道的C60晶体在有序相两端点温度85 K 和260 K取向分布的实验结果,将较高的分子取向(38o)能级的概率转化成分数值1/6和3/8,得到了有序相两种取向分子在两温度端点的分布规律.当概率的分数值为1/4和1/3时,C60晶体将具有较大的结构稳定性和较小的介电损耗及内耗值,对应的温度分别为122.6和194.3 K.因而解释了介电实验结果出现异常的现象是由38o取向分子均匀分布的"规则-无规-规则"变化所造成的.     

ZnO/PAN亚微米复合纤维的制备及光催化性能

采用静电纺丝技术,以聚丙烯腈(PAN)和醋酸锌[Zn(Ac)2]为前驱物,制备了Zn(Ac)2/PAN复合纤维。利用六亚甲基四胺[(CH2)6N4]辅助的水热合成法,成功制备了具有异质结构的ZnO/PAN亚微米复合纤维。利用扫描电镜(SEM)、X射线能量色散光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱(Raman)等对产物的形貌和结构进行表征。结果表明,ZnO纳米粒子均匀地生长在PAN纤维表面,形成了ZnO/PAN亚微米复合纤维。以罗丹明B为目标降解物,对光催化性能进行评价,结果表明,ZnO/PAN亚微米复合纤维具有良好的光催化活性。     

手征性侧链液晶高分子取向结构的研究

用偏光显微镜,红外二色性和Ｘ 射线衍射研究了一种手征性侧链液晶高分子的相态织构和弛豫行为．偏光显微镜观察这种侧链液晶高分子冻结取向液晶态薄膜时,可观察到与剪切方向垂直的明暗相间的条带织构．红外二向色性的结果表明,取向态中侧链上的介晶基元倾向于与剪切方向垂直排列．取向和非取向膜的Ｘ射线衍射揭示了该侧链液晶高分子具有反铁电性液晶的两套反相螺旋结构．取向薄膜在液晶态的弛豫行为表明,取向作用能促进侧链高分子近晶相层状结构的生长,而且介晶基元的取向在弛豫过程中能保持下来．     

PAN/PEO和CA/PEO同轴静电纺丝纤维的制备及其力学性能研究

近年来,同轴静电纺丝技术广泛地用于制造各种多功能复合材料,同时聚合物受限结晶行为的研究倍受关注,许多方法被用来制备结晶性聚合物的受限空间。结合这两种研究背景,本文利用同轴静电纺丝技术,制备了聚丙烯腈(PAN)/聚氧化乙烯(PEO)和醋酸纤维素(CA)/PEO两种复合纤维,通过扫描电子显微镜和透射电子纤维镜对复合纤维形态结构分析,发现复合纤维具有皮芯结构,其中PEO作为芯层被包裹在外层PAN或CA中,同时改变静电纺丝时PEO溶液的浓度,复合纤维的直径和PEO芯层的直径也随之改变,从而为结晶性聚合物PEO提供了不同尺寸的受限空间。此外,对复合纤维膜进行了力学性能测试,结果发现CA/PEO复合纤维膜的拉伸性能要优于PAN/PEO复合纤维膜。     

改性PAN纤维与铁离子的配位结构及其对染料降解的催化作用

在室温条件下应用偕胺肟改性聚丙烯腈纤维(AO-PAN)与FeCl3反应制备了聚丙烯腈纤维铁配合物(Fe-AO-PAN), 并分别使用X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶红外光谱(FTIR)、动态热机械分析(DTMA)和电导法对Fe-AO-PAN进行了表征以确定其组成结构. 然后将Fe-AO-PAN作为非均相Fenton 催化剂应用于两种常用偶氮染料C.I.活性红195(RR 195)和C.I.酸性黑234(AB 234)的光催化氧化降解反应中, 考察了其对降解反应的催化作用. 结果表明, Fe-AO-PAN中的Fe3+能够与AO-PAN表面三个偕胺肟(AO)链节单元的三个氨基氮原子和三个羟基氧原子进行配位反应, 配位数为6. 在Fe-AO-PAN和辐射光存在下, 两种染料的氧化降解反应速度显著加快, 染料结构中的偶氮键和芳香环结构都遭到破坏. PAN纤维腈基转化率的提高不仅能够明显增加Fe-AOPAN表面结构中Fe3+含量, 而且可显著促进其对染料氧化降解反应的催化作用.     

和频振动光谱研究多晶金电极/溶液界面乙腈分子取向的flip-flop行为

用和频振动光谱研究乙腈/金电极界面,观测到乙腈的甲基振动峰强度随施加的电极电势而变化.当电极电势越过零电荷电势（pzc）时,甲基振动峰符号发生反转,这意味着基团取向发生反转（flip-flop）.由此推断出乙腈分子在金电极界面的吸附构型.即在零电荷电势下,电极界面吸附的乙腈分子构型为甲基靠近电极表面而腈基远离电极表面;而高于零电荷电势则电极界面吸附的乙腈分子构型发生反转,变为腈基靠近电极表面而甲基远离电极表面的构型.     

利用和频振动光谱研究空气/短链脂肪酸界面的分子取向

利用和频振动光谱(SFG-VS)方法检测了5种短链脂肪酸分子(乙酸、丙酸、正丁酸、正戊酸及正己酸)在空气/纯液体界面的结构, 得到了3种偏振组合(ssp, ppp, sps)下的和频振动光谱. 通过偏振选择定则对各个谱峰进行了指认和分析, 同时计算出空气/纯脂肪酸液体界面上脂肪酸分子的甲基取向角. 对比发现, 从丙酸到己酸, 分子甲基基团的界面取向角随碳链的增长略有增大. 并对其机理进行了分析.     

用在位X-射线衍射技术对PAN纤维的动态热解特征和环化动力学的研究

本文用在位X-射线衍射技术研究了PAN(聚丙烯腈)纤维的预氧化过程。由广角测得不同温度下试样随热解时间而变化的一系列的解析谱图中计算出样品的结晶度、微晶尺寸、晶面间距和芳构化指数,并对这些参数随实验条件变化的瞬间情况给予了解释。同时,还描述了PAN纤维在预氧化过程中的环化动力学行为。求解了各温度下的环化反应速率和活化参数。