NiSO_4改性对聚丙烯腈原丝及其碳纤维结构与性能的影响

碳纤维具有高比强度、高比模量、导电、耐热、自润滑等优异的综合性能,在纤维增强复合材料中得到了广泛的应用.可制备碳纤维的前驱体有人造丝、沥青、聚丙烯腈纤维、木质素、聚乙烯纤维、聚苯并噻唑(PBO)纤维等.但大多数高强碳纤维目前仍然是由聚丙烯腈纤维制备的,同时,许多工作都集中在更进一步提高碳纤维的机械性能.特别是在我国, 碳纤维质量与某些发达国家相比,还有较大的差距,急需解决的问题就是如何尽快研制出高力学性能的碳纤维.采用氨基硅氧烷、脂肪族羧酸[1]、CuCl[2]、KMnO 4[3]、CoCl2[4]等有机或无机化学试剂对聚丙烯腈原丝进行化学处理, 以改进最终碳纤维的结构与性能是一种有效的方法.国内在这方面的研究还很少.文献[1 ～4]中所采用的方法都是利用商业聚丙烯腈原丝在碳化前进行洗油、浸渍、洗涤烘干处理 ,增加了碳纤维制备的工序,同时,原丝损伤较大,在连续生产中难以适用.我们在原丝连续制备的同时采用NiSO4溶液浸渍处理聚丙烯腈纤维,本文主要研究了采用NiSO4浸渍改性后聚丙烯腈原丝及其碳纤维的结构与性能.研究表明,采用NiSO4在线浸渍改性聚丙烯腈原丝,生产工艺简单,且能有效地改进最终碳纤维的结构与性能.     

高平均分子量聚丙烯腈的制备、性能和应用

介绍了高平均分子量聚丙烯腈的主要制备方法，如混合溶剂自由基聚合、水相悬浮聚合、反相浮液聚合、离子聚合、紫外光辐射聚合等。还根据高平均分子量聚丙烯腈的性能探讨了其在高性能碳纤维前驱体聚丙烯腈原丝和高强高模中空纤维过滤膜方面的应用。     

聚合反应介质对丙烯腈/衣康酸共聚物结构与性能的影响

利用混合溶剂沉淀聚合法研究了水/环丁砜(H_2O/TMS)等4种不同聚合反应介质对丙烯腈/衣康酸(AN/IA)共聚物的转化率、重均分子量(Mw)及分布(D)、表面微观形貌、竞聚率及链结构、聚合物热性能和纺丝性能的影响.结果表明,P(AN/IA)聚合物转化率随着混合溶剂中H_2O含量的增加,呈先升高后降低的趋势.P(AN/IA)的Mw与水/溶剂比例成线性增加的关系,其中,以H_2O/TMS作为混合反应介质所制备P(AN/IA)的Mw最大,D最小(小于2).AN与IA以H_2O/TMS为聚合介质时倾向于理想共聚,2IA链段分布几率仅为2.87%.以H_2O/TMS为聚合体系所制备P(AN/IA)结构疏松、颗粒粒径较小且易溶解,预氧化时环化反应放热速率低、放热区间宽,热稳定化阶段形成耐热梯形结构反应所需能垒小.P(AN/IA)/TMS纺丝溶液的表观黏度低,TMS为PAN的良溶剂.     

高效液相色谱法测定聚丙烯腈基碳纤维原丝中的二甲基亚砜残留

建立了聚丙烯腈（PAN）基碳纤维原丝中二甲基亚砜（DMSO）残留量的高效液相色谱（HPLC）检测方法。采用的色谱柱为Phenomenex C18柱（150 mm×4.6 mm,5 μm）,流动相为甲醇-三氟乙酸-水（体积比为29∶1∶70）混合溶液,流速为1.0 mL/min,进样量为10 μL,检测波长为205 nm,柱温为常温。研究结果表明,在DMSO的质量浓度为1.00~100.00 mg/L范围内,峰面积与质量浓度的线性关系良好,相关系数r=0.9989,最低检出限为0.3 mg/L,平均回收率为98.4%,相对标准偏差（RSD）为2.6%。该方法简便、快速、准确。另外,利用建立的HPLC方法,对原丝中残留的DMSO在水中的溶出规律也进行了研究。     

聚丙烯腈基碳纤维的组织结构演变过程研究

用丙烯腈（AN）、衣糠酸（IA）、丙烯酸甲酯（MA）进行三元自由基溶液共聚合，经湿法纺丝制得聚丙烯腈（PAN）原丝，然后进行预氧化和碳化处理，并用SEM和TEM等分析方法跟踪过程中纤维微观结构的变化。结果表明：碳纤维的微观组织结构与原丝的微观组织结构密切相关，高强度、高取向度、结构均匀和弥散性好的原丝是获得高强度和高模量碳纤维的前提。     

有机元素分析仪测定丙烯腈-衣康酸共聚物中衣康酸的含量

建立有机元素分析仪测定丙烯腈-衣康酸共聚物中衣康酸含量的方法。采用二甲基甲酰胺溶解、甲醇沉降纯化和灼烧的方法验证了样品纯度,用有机元素分析仪测定样品中氧的含量,通过计算氧含量得到了衣康酸的含量。采用苯甲酸建立标准工作曲线,氧的质量在30~1570μg范围内与响应信号成良好的线性关系,线性相关系数为0.999,测定结果的相对标准偏差为1.9%(n=6),加标回收率为99.1%~100.5%。该方法简单快速,准确度和精密度高,适合丙烯腈-衣康酸共聚物中衣康酸含量的快速测定。     

丙烯腈与衣康酸的溶液共聚合

为了获得性能优越的碳纤维,聚丙烯腈（ＰＡＮ）纤维已经成为应用最广泛的前驱体之一［１］．事实表明,碳纤维的性能在很大程度上依赖于前驱体纤维的性能［１］,利用丙烯腈与少量其它单体进行共聚,可使聚合物的力学性能（机械强度、弹性、塑性等）得到明显的改善．由已报道的文章可知,与丙烯腈共聚时所采用的其它单体主要有丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯酰胺、衣康酸等［２～７］,所采用的溶剂主要为二甲基甲酰胺（ＤＭＦ）．对在二甲基亚砜（ＤＭＳＯ）为溶剂中的聚合条件,并未见详细报道．本文以ＤＭＳＯ为溶剂,用偶氮二异丁…     

溴化交联聚丙烯腈的合成及其结构性能的研究

以丙烯腈为反应性单体,二乙烯苯为交联剂,甲苯为致孔剂,用悬浮聚合方法制得了一系列不同交联度和不同致孔剂含量的丙烯腈交联聚合物。然后与溴化氢反应进行化学修饰,得到溴化聚丙烯清,讨论了不同交联度和不同致孔剂用量对溴化程度的影响。     

PAN原丝和预氧化丝在强磁场下的碳化性能

采用磁场强度为12T(恒定磁场)的强磁场对PAN(聚丙烯腈)原丝和在280℃下进行氧化的预氧化丝分别进行了30min的诱导取向。结果发现,强磁场能够使PAN原丝的取向结构特别是非晶区的取向结构得到改善,提高其预氧化速率,使低强度单丝得到补强从而减少碳纤维强度分散度,但对于碳纤维整体强度的提高作用不明显;强磁场对预氧化丝的处理能够增大碳纤维的结晶尺寸,不仅能够减少强度分散度,而且能够提高碳纤维的整体强度。     

聚丙烯腈基碳纤维预氧化过程组成结构的演变

采用扫描电子显微镜、X射线衍射结构分析、裂解色谱-质谱、红外光谱等手段,探索了聚丙烯腈(PAN)基碳纤维预氧化过程中组成及结构演变的规律.预氧化初期,PAN丝束结构消失,呈半融状.共聚体首先参加反应,酯类等消失,分子发生环状交联,环化指数缓慢增加.预氧化初期与中期为环化反应最激烈阶段,易使结构固定化,形成结构性缺陷,应加强前期牵伸.预氧化中期重排形成新的片块堆垛束状结构,并逐步向片状扇形发散结构转变,框架结构在预氧化后期趋于稳定.此阶段,由于羧酯共聚体的诱发逐步形成非常稳定的环状结构,单体、二聚体、三聚体明显减少.预氧化后期只剩下含?/FONT>CN基的碎片,最后?/FONT>CN碎片亦消失,环化指数随预氧化过程升高, 结构形貌不再发生大的变化.     

聚醚醚酮分子结构对流动性和热性能的影响

本文用稍过量４、４’－二氯苯酮合成的聚醚醚酮（ＰＥＥＫ）样品，利用ＵＶ、ＭＩ、ＤＳＣ和ＴＧＡ等研究本氧阴离子及其相对浓度在树脂合成和加工过程中对ＰＥＥＫ分子结构和性能的影响．结果表明：苯氧阴离子端基引起支化交联反应，且随着其相对浓度增加而增加．采用过量４、４’－二氯苯酮合成ＰＥＥＫ，不仅能控制产物的分子量，而且有利于抑制支化交联反应，提高ＰＥＥＫ的流动性和热稳定性．本文还初步探讨了ＰＥＥＫ支化反应机理和支化高分子热分解机理．     

聚乙烯醇缩对甲酰基苯偶氮变色酸的结构与性能

研究了聚乙烯醇缩对甲酰基苯偶氮变色酸(Polyvinylalcoholcondensedpoformylphenylazochromotropicacid,称PVA·FPAC)的结构与性能。结果表明,小分子试剂甲酰基苯偶氮变色酸(FPAC)高分子化后,性能有了较大的改善;表现为不同聚合度和羟基取代度(聚乙烯醇主链上羟基被取代的程度)的高分子显色剂其性能有较显著的差异;就聚乙烯醇缩对甲酰基苯偶氮变色酸而言,同一聚合度的试剂,羟基取代度越大,溶解性越好,显色反应的灵敏度越高,但对非有机溶剂液-固萃取影响不大;对不同聚合度的试剂,聚合度高的,显色灵敏度和萃取率均有明显提高。     

碳纤维对聚丙烯结晶行为的影响

本文用偏光显微镜和示差扫描量热计(DSC)方法研究了碛纤维对聚丙烯结晶行为的影响。碳纤维表面对聚丙烯结晶过程具有明显的促进作用,纤维表面成核密度轻高,结晶生长成为横穿结晶,结晶特征温度随碳纤维加入而有不同程度的升高。结晶动力学表明:结晶生长本质仍是球晶机理,促进聚丙烯结晶的原因是碳纤维使结晶过程的表面自由能降低。     

交联助剂对PPC／NBR弹性体结构和性能的影响

研究了马来酸酐（ＭＡ）及异氰脲酸三烯丙酯（ＴＡＩＣ）对聚丙撑碳酸酯／丁腈橡胶共混弹性体结构和性能的影响，发出加入ＭＡ或ＴＡＩＣ能有效地改善交联网络；加入适量ＭＡ能显著改善共混弹性体热氧老化稳定性；加入ＴＡＩＣ使共混弹性体具有优良的高弹特性和力学性能。     

微孔型聚丙烯腈固体电解质的结构与导电性能研究

用蒸汽相沉析法和液相沉析法分别制备了两类高孔隙率的聚丙烯腈 (PAN)微孔膜 .用扫描电子显微镜对微孔膜的形态进行了观察 ,发现前者为均匀的蜂窝状结构 ,而后者则具有不对称的三层次结构 .又用这两类微孔膜分别制备了两个系列的微孔型PAN电解质 .电性能测试表明前者的室温电导率较高 ,可以达到 4×10 - 3 S cm ,后者的电导率则相对较低 .微孔膜本身诸因素对微孔型PAN电解质电导率的影响顺序为微孔膜结构—孔隙率—微孔孔径     

玻璃纤维对聚甲醛基导电复合材料性能的影响

采用在转矩流变仪中熔融混合的方法制备了聚甲醛(POM)/多壁碳纳米管(MWCNTs)/玻璃纤维(GF)和POM/炭黑(CB)/GF复合材料,研究了GF的加入对复合材料的导电性能、结晶行为和动态力学性能的影响.采用场发射扫描电镜(FESEM)观察了复合材料中导电填料的分散状态,发现GF的加入对MWCNTs和CB的分散状态没有明显影响.虽然GF为导电惰性填料,但因其加入起到了占位作用,明显提高了导电填料的有效浓度,从而使复合材料的体积电阻率明显降低.采用示差扫描量热仪(DSC)研究了复合材料中POM的结晶行为,发现GF的加入对POM的结晶温度、熔点和结晶度均无明显影响.采用动态机械分析仪(DMA)对复合材料的动态力学性能进行了研究,表明GF的加入能够明显地提高复合材料的储能模量.     

二烯丙基二苯并噁嗪中间体的结构与固化行为

苯并嗪化合物是以酚类化合物、胺类化合物和甲醛为原料合成的六元杂环．在适当条件下能发生开环聚合反应，生成类似于酚醛树脂结构的材料，固化过程无低分子挥发成份放出，因而作为酚醛树脂高性能化的新途径，日益受到人们的重视并得到了应用［１～３］．苯并嗪化合物...     

热处理对溶致性液晶高分子PBT薄膜结构和性能的影响

聚苯撑苯并二噻唑(PBT)薄膜是由液晶相溶液在应力下制成的,主要用作结构材料或复合材料的增强剂。本文对不同条件下热处理的PBT膜进行了FTIR、广角X-射线衍射、元素分析和力学性能的测定研究,证明了热处理能进一步完成关环反应,使分子链结构更规整,凝聚态结构更有序,明显地提高材料的力学性能和热稳定性,并提出了最佳的热处理温度。