PAN原絲生產和碳化是PAN碳纖維生產的兩個主要階段,從原絲到碳纖維歷經環(huán)化、氧化、裂解等復雜反應,使碳鏈結構主體從單鍵的線性碳鏈轉變?yōu)榄h(huán)狀結構,并隨著高溫石墨化處理,最終演變成平面層狀石墨晶體結構,實現(xiàn)碳鏈結構的重塑和性能的提升。這個過程約45%質量的元素被裂解釋放,其中碳元素約占比被裂解物質量的27%,致使凈化裝置使用周期短、維護成本高,一定也程度上制約了裝備產能的提高,資源環(huán)境沖突加劇�；诖�,本文試圖研究如何在保持碳纖維性能不變的前提下降低PAN碳纖維生產中碳元素的裂解、排放,并嘗試就實驗中發(fā)現(xiàn)的因PAN碳纖維直徑不同導致碳纖維收率存在明顯差異的原因作出分析。通常而言,不同直徑的PAN纖維化學性質相同,若反應條件相同,各項化學反應原理與過程為同一實驗的平行樣,除類似的副反應可能存在不確定性差異,各項測試結果大致會趨于相同,不至于出現(xiàn)穩(wěn)定的差異。然通過不同直徑的PAN碳纖維收率測試實驗發(fā)現(xiàn),其中反應的種類或過程至少有一項結果是不同的,由此初步推斷PAN纖維某些化學性質在一定條件下與其物理形態(tài)的某些方面存在關聯(lián)。因不具備直接觀察反應過程的條件,進而定量比較反應快慢及程度累計差異,本... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學位級別】：碩士

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摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 碳纖維簡介
        1.1.1 碳纖維的發(fā)展歷程
        1.1.2 PAN基碳纖維的制備過程
    1.2 PAN纖維結構及原絲階段質量變化
        1.2.1 PAN纖維的結構
        1.2.2 PAN纖維原絲階段的質量變化
    1.3 PAN纖維預氧化過程中的結構變化,調控因素及失重變化
        1.3.1 PAN纖維預氧化階段的反應與結構變化
        1.3.2 PAN纖維預氧化化階段的調控因素
        1.3.3 PAN纖維預氧化階段對失重有影響的結構及相關機理
    1.4 PAN碳纖維收率的表征
    1.5 研究意義與研究內容
        1.5.1 研究意義
        1.5.2 研究內容
第二章 實驗部分
    2.1 實驗原料
    2.2 實驗方案
        2.2.1 樣品的制備及處理
    2.3 分析手段
        2.3.1 原絲和碳纖維線密度與體密度測量
        2.3.2 熱重分析（TG）儀
        2.3.3 X射線光電子能譜分析（XPS）儀
13C固體核磁(¹³C-NMR)分析">        2.3.4 ¹³C固體核磁(¹³C-NMR)分析
        2.3.5 光密度
第三章 結果與討論
    3.1 預氧化階段PAN主要結構變化及對失重的影響
        3.1.1 預氧化過程中PAN纖維的結構變化
        3.1.2 預氧化過程中PAN纖維徑向結構變化
        3.1.3 預氧化過程中PAN纖維的理化指標和單絲直徑變化
        3.1.4 氧化工藝對碳纖維收率的影響
        3.1.5 小結
    3.2 預氧化反應的直徑效應對PAN預氧絲結構和失重的影響
        3.2.1 不同直徑對PAN纖維穩(wěn)定性影響
        3.2.2 不同直徑對PAN纖維結構影響
        3.2.3 不同直徑對PAN碳纖維收率的影響
    3.3 PAN纖維直徑對碳纖維收率的影響機理
第四章 結論
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學術論文
作者簡介
導師簡介
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本文編號：3159956