聚丙烯腈基碳纤维原丝在纺丝过程中纳米孔变化规律与机理研究

应用小角X射线散射等方法, 系统、定量地测试表征了聚丙烯腈基碳纤维原丝中纳米孔的尺寸、形状、体积分数、单位体积中纳米孔绝对数量以及纤维总孔洞率等形态结构参量, 并对这些参量在水洗、水洗牵伸、热致密化、高压蒸汽牵伸及热稳定化等工艺过程中的变化规律及原因进行了研究. 结果表明, 纺丝过程中牵伸及高温热处理均可使纤维总孔洞率逐步下降. 纳米孔尺寸体积分数V_i测试表明, 对于小于10 nm³的小纳米孔和大于10³ nm³的较大纳米孔, 两者的V_i在纺丝初期水洗牵伸工艺中分别为0.217和0.369, 而在纺丝后期热稳定化处理后发生大幅度改变, 分别为0.948 与0.015. 其原因并不是在高压蒸汽牵伸及热稳定处理中较小纳米孔含量的增加, 而是较大纳米孔含量的大幅度减少. 纳米孔形状研究表明, 纺丝工艺中的多次牵伸处理均使纳米孔的长短轴比加大, 而大于玻璃化温度的热处理均使纳米孔长短轴比收缩, 并且对于较小纳米孔来说这种收缩更为显著.     

基于微流控装置制备聚丙烯腈靶用微胶囊

对惯性约束聚变靶用聚合物微胶囊的制备方法进行了研究,设计了一种基于双T型结构的微通道乳化装置,用于制备稳定的双重乳液。使用玻璃毛细管作为中间相溶液的微通道,可以提高三相流速的调节范围,从而加大乳液尺寸分布范围。三相溶液密度差异小,因此乳液的同心度可以逐渐自发调整。通过调节不同的固化转速,发现在55 r/min下微球的同心度达到最佳,超过98.7%。使用扫描电镜对靶丸进行形貌和X射线能量色散谱分析表明,超临界干燥方法可以同时满足去除内部溶剂和保持靶丸结构不受破坏的要求。最终成功制得了粒径300～1000 m、壁厚20～300 m的聚丙烯腈空心微胶囊。     

可见光照射下ATRP法合成高分子量聚丙烯腈

可见光下,以α-溴苄基乙酸乙酯为引发剂,采用ATRP法合成了高分子量聚丙烯腈（PAN, M_n,GPC/2.5=8.6×10⁴ g·mol^-1, M_w/M_n=1.24）,转化率95%;以Ir(ppy)₃为催化剂,PAN-Br为大分子引发剂,与丙烯酸丁酯(BA)聚合,合成了PAN-b-PBA嵌段共聚物,其结构经¹H NMR和GPC确证。研究了Ir(ppy)₃催化聚合体系的动力学行为。结果表明：该体系的聚合行为具有典型的“活性”特征。     

混合溶剂沉淀聚合制备高分子量聚丙烯腈研究进展

为了获得高性能的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维,采用高分子量PAN共聚物进行纺丝是最有效的解决途径。本文主要从聚合反应机理、共聚单体类型、引发剂种类、混合溶剂选择以及聚合工艺条件等五个方面出发,阐述了混合溶剂沉淀聚合制备高分子量PAN的工艺特点和研究现状。该工艺采用水/有机溶剂混合体系为反应介质,兼具均相溶液聚合和非均相聚合的双重优点,能够合成出高分子量且内部结构疏松的PAN共聚物,是制备高性能PAN前驱体的重要合成方法。     

基于RAFT活性自由基聚合的具有一定立构规整性的聚丙烯腈合成

运用RAFT活性自由基聚合方法探索了具有一定立构规整性的聚丙烯腈的合成。合成得到RAFT聚合的链转移剂MESA,并以1 H NMR进行了表征;以MESA作为链转移剂、碳酸乙烯酯为溶剂,在单体浓度为0.80 M、60℃、原料配比[AN]0/[MESA]0/[AIBN]0为2500∶5∶1的聚合条件下,成功合成出较高分子量(Mn=5.60×104g/mol)、窄分子量分布(PDI=1.15)的聚丙烯腈;进一步在各单体浓度的RAFT聚合中,加入单体摩尔量3%的AlCl3,得到聚丙烯腈数均分子量为6.1×104~6.5×104g/mol,全同立构组成为mm=32.1%~32.6%,聚合产物分子量分布宽度介于1.31~1.38之间,从而实现了在RAFT活性聚合体系中通过Lewis酸的作用合成得到具有一定立构规整性的聚丙烯腈。     

聚丙烯腈改性二氧化钛光催化过程的机理探究

通过在光催化过程中加入空穴捕捉剂乙二胺四乙酸二钠(EDTA),自由基捕捉剂叔丁醇(t-BuOH)探讨了二氧化钛光催化降解的机理.实验结果表明,空穴是光催化降解过程中重要的活性物质,对光催化活性起主要作用.由于复合微粒中的聚丙烯腈(PAN)能够有效地将光生电子-空穴分离,并降低了电子-空穴复合的机会,所以复合微粒的光催化活性较之纯TiO2有了明显的提高.     

PAN/TiO2复合微粒的制备与表征

采用沉淀法合成聚丙烯腈(PAN),并通过化学吸附法制备得到PAN/TiO2纳米复合微粒.采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射吸收光谱(DRS)等方法对复合微粒的结构和性能进行了分析表征.结果表明,复合微粒的形貌、晶型和粒径和纯二氧化钛比较基本没有发生改变;PAN/TiO2纳米复合微粒在可见光区的光吸收能力增强.对甲基橙降解实验研究结果表明,所制备的PAN/TiO2纳米复合微粒具有良好的光催化降解性能,其14 h对甲基橙的降解去除率可以达到86.5;.     

β-环糊精功能化聚丙烯腈纳米纤维的制备及对亚甲基蓝的吸附性能β-环糊精功能化聚丙烯腈纳米纤维的制备及对亚甲基蓝的吸附性能

以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂, 利用静电纺丝法制备了聚丙烯腈(PAN)/β-环糊精(β-CD)纳米纤维. 通过场发射扫描电镜、红外光谱和粉末XRD对纳米纤维进行了表征, 并检测了纺丝溶液的电导率和黏度. 结果表明, β-CD的添加量可以改善纳米纤维的形貌, 固定在纤维上的β-CD保留了空腔结构, 为其在纳米纤维中发挥超分子特性提供了可能. 通过紫外-可见光谱法研究了PAN/β-CD纤维对亚甲基蓝(MB)溶液的吸附性能. 结果表明, 纳米纤维中的β-CD显著提高了PAN/β-CD纤维对MB的吸附能力, 使其在吸附分离、电化学传感器及药物控制释放等领域具有潜在的应用价值.     

具有隔氧功能的Ru（dpp）3（ClO4）2-聚丙烯腈纳米颗粒的制备

选择对氧有敏感响应的4,7-二苯基-1,10-邻菲咯啉钌[Ru(dpp)]为荧光猝灭探针,通过条件优化,制备了粒径100nm左右且包埋有该荧光探针的聚丙烯腈纳米颗粒。研究结果表明,包埋于聚丙烯腈材料中的Ru(dpp)较好保持了原有的荧光特性和稳定性。丙烯腈纳米颗粒在100%氮氧改变的环境中,其荧光强度变化小于2%,显示了较好的隔氧效果。