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。     

AOPAN@Mg(OH)2多层次电纺纤维膜的制备及除铬性能

以含有—NH₂和C═N的偕胺肟化聚丙烯腈(AOPAN)纳米纤维膜为载体, 通过水热法在AOPAN纳米纤维膜表面原位生长片状Mg(OH)₂纳米粒子, 得到具有多层次结构的有机-无机电纺复合纳米纤维膜[AOPAN@Mg(OH)₂], 并研究了AOPAN@Mg(OH)₂的除铬性能. 研究结果表明, 当水热温度为40 ℃, 水热时间为7 h时, AOPAN纳米纤维膜表面形成了明显的多层次结构的Mg(OH)₂纳米晶体. 当溶液pH=2时, AOPAN@Mg(OH)₂复合纳米纤维膜对Cr(Ⅵ)的吸附符合Langmuir模型, 且满足二级动力学方程, 5 h后最大吸附量达到123.5 mg/g. AOPAN@Mg(OH)₂复合纳米纤维膜中含有—NH₂基团和Mg(OH)₂纳米粒子, 在酸性条件下可以质子化为带正电的—N\begin{array}{c}{H}_3^{+}\end{array}和Mg(OH)₂H⁺, 通过静电吸附更易与HCr\begin{array}{c}{O}_4^{-}\end{array}结合. 此类复合纳米纤维膜材料在水体中易取出, 并且在稀NaOH溶液中可以解吸附, 循环使用4次去除率仍可以保持在50%以上.     

微波辅助制备螯合纤维及其对汞的吸附性能

在微波辅助下,以聚丙烯腈纤维(PANF)为基体材料,二乙烯三胺(DETA)和硫化钠为改性试剂,通过两步接枝反应快速制备了含有大量硫原子的螯合纤维吸附剂。利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和热重分析仪(TGA)对改性前后的纤维进行表征,同时考察了pH值、初始浓度、吸附时间和温度对螯合纤维吸附汞离子的影响。结果表明,微波辅助是一种高效、节能、经济和绿色的改性方法,改性过程在无毒的水环境中进行,试剂用量少,且改性时间大大缩短。改性纤维对汞离子的吸附是一个准二级动力学过程,较好的符合Langmuir吸附模型。在pH=7的条件下,螯合纤维对汞离子的最大吸附容量达到333.1mg/g,是一种有效的去除水中汞污染的吸附材料。     

Bi_(20)TiO_(32)/聚丙烯腈复合纳米纤维的制备及其对异丙隆的光催化降解性能

采用溶剂热法制备了可见光响应型光催化剂Bi_(20)TiO_(32),为了实现该光催化剂的固定化负载,进一步以Bi_(20)TiO_(32)和聚丙烯腈(PAN)为原料,通过同轴静电纺丝法制备了不同光催化剂含量的Bi_(20)TiO_(32)/PAN复合纳米纤维。通过这一途径一方面可以便于光催化剂的回收利用,另一方面纳米纤维结构可以提高光催化剂与有机污染物反应的接触面积。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和氮气吸附-脱附法对样品的物相组成、形貌结构、光谱吸收和比表面积等进行表征。研究了在可见光照射下Bi_(20)TiO_(32)/PAN复合纳米纤维膜对苯脲类农药异丙隆的光催化降解性能。结果显示,制备的Bi_(20)TiO_(32)光催化剂禁带宽度为2.35 eV,属于典型的可见光响应型光催化剂。制备的Bi_(20)TiO_(32)/PAN复合纳米纤维直径在600~700 nm,Bi_(20)TiO_(32)可以在纳米纤维表面均匀负载,复合纳米纤维膜对可见光具有明显的响应性,对异丙隆具有很好的光催化降解效果,其中光催化剂质量分数为25.7%的样品S3对异丙隆的降解率最高可达到87%。这一研究表明,通过同轴静电纺丝法将光催化剂负载于有机纳米纤维表面,可以保持光催化剂原有光催化效果,是实现光催化剂固定化一条较好的途径。     

PAN基碳纤维形成过程中热氧稳定化气氛对纤维径向结构演变的关联性研究

采用红外光谱、X射线能谱、激光显微共焦拉曼光谱、X射线衍射光谱和电子自旋共振等多种表征手段,定量探讨了热氧稳定化气氛中氧气浓度与聚丙烯腈纤维的径向结构转变以及与碳纤维结构和性能的关联.结果表明,随着氧气浓度的增大,氧气自皮层逐渐扩散到纤维内部,热氧稳定化纤维的径向结构趋于均质化.当热氧稳定化过程氧体积浓度(Vo)由20.38％增加到21.15％时,热氧稳定化纤维的皮芯结构逐渐减小,环化程度增幅显著,该过程对碳纤维皮部类石墨结构的形成具有促进作用,所得碳纤维的孔隙率减小,拉伸强度增大.当Vo大于21.34％时,热氧稳定化纤维的皮芯结构基本消失,但氧化程度过高且环化程度增幅缓慢,抑制了碳纤维皮部类石墨结构的形成,所得碳纤维的孔隙率增大,拉伸强度降低.控制Vo为21.15％ ～21.34％时,热氧稳定化纤维的环化和径向化学结构的均质化程度均得以提高,所得碳纤维在保持皮部较高石墨程度的同时促进了芯部类石墨结构的形成,此时拉伸强度最高,比在常规空气气氛条件下制备的碳纤维提高了12.22％.     

负离子引发丙烯腈沉淀聚合动力学研究

从负离子引发丙烯腈沉淀聚合的亚微观过程出发,建立了动力学模型,并通过初生态沉淀聚集体联结方法数的叠加,推导出了动力学方程.在不同条件下(单体浓度、引发剂浓度、时间)对丙烯腈沉淀聚合进行了研究,用推导的动力学方程处理数据后发现实验数据与理论相吻合.丙烯腈负离子沉淀聚合的聚合反应为对单体浓度的一级反应,对引发剂浓度的一级反应,反应速率方程为Rp=k0[M]1.0[I]1.0.     

聚丙烯腈活性炭纤维对硫化氢的常温吸附

聚丙烯腈活性炭纤维（PAN-ACF）对硫化氢（H2S）有比其他活性炭材料更强的吸附能力。H2S在PAN-ACF上的吸附是一个兼具物理吸附特征的化学吸附、催化转化过程。其化学吸附位主要位于微孔表面。吸附过程为：H2S分子首先被物理吸附进入微孔空间,而后在微孔表面的化学吸附位上进行包含电子转移的化学吸附、催化氧化,在炭表面产生相对稳定的化学结构。     

Modification of sodium salt of partially carboxymethylated tamarind kernel powder through grafting with acrylonitrile: Synthesis, characterization and swelling behavior

A graft copolymer of polyacrylonitrile （PAN） with sodium salt of partially carboxymethylated tamarind kernel powder （Na-PCMTKP, DS ^-= 0.15） was synthesized by using ceric ammonium nitrate （CAN） as a redox initiator in an aqueous medium. The optimum reaction conditions for affording maximum percentage of grafting were established by successively varying reaction conditions such as concentrations of nitric acid, CAN, monomer （AN） as well as reaction time, temperature and amount of substrate. The influence of these reaction conditions on the grafting yields was discussed. The kinetic scheme of free radical graft copolymerization was proposed and the experimental results were found to agree very well with the proposed kinetic scheme. The graft copolymer （Na-PCMTKP-g-PAN, percentage of grafting G = 413.76% and percentage of grafting efficiency GE = 96.48%） sample synthesized under the established optimized reaction conditions was hydrolyzed by 0.7 mol-L l NaOH solution at 90-95 ℃ to yield the superabsorbent hydrogel, H-Na-PCMTKP-g-PAN. The swelling behavior of the hydrogel was studied by carrying out its absorbency measurements in low conductivity water, 0.15 mol·L^-1 salt （NaCl, CaCl2 and AlCl3） solutions and simulated urine （SU） solution at different timings. FTIR, TGA and SEM techniques were used to characterize the products.     

一种新型锂离子电池聚合物电解质的光谱学研究

本文主要利用Raman光谱对由丙烯碳酸酯(PC)/聚丙烯腈(PAN)/双三氟甲基碘酸酰亚胺锂(LiTFSI)组成的锂离子电池聚合物电解质进行了研究,通过研究发现:Li+离子与PC的缔合和PC对TFSI-阴离子结构的影响导致了Li+-PC-TFSI-离子团的生成。而在所有的PC分子和盐发生缔合之前,PAN却不能溶到PC中。一旦PAN开始溶于PC,电解质内与PC相关的微观结构将不再随盐的浓度的增加而改变。但Li+离子与PAN之间的作用却显得异常激烈。     

含氰基聚合物微球对铜离子吸附性能的研究

以火焰原子吸收光谱法(FAAS)为检测手段,研究了聚丙烯腈微球(PANMS)对溶液中Cu2+的吸附及其影响因素,并建立了PANMS分离富集-FAAS法。实验结果表明,溶液pH为5、静态吸附时间为1.5 h、温度为20℃时,其对Cu2+的吸附达到饱和而稳定,吸附容量为30.2 mg/g,吸附率可达到87.5%。随着吸附时间的延长吸附率有所提高,但幅度不是很大。以0.1 mol/LHC l溶液作为解吸剂,解吸率可达到96.5%。经富集50倍后,测Cu2+工作曲线的回归方程为A=0.0025C(μg/L)-0.0026(r=0.9993),方法的检出限为1.68μg/L,相对标准偏差(RSD)小于2.9%。加标回收率为91.4%~97.0%。