碳纖維(CF)作為常用的高性能纖維之一,依靠其高強(qiáng)度、低密度、化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)成為重要的增強(qiáng)材料。隨著碳纖維及其復(fù)合材料在商用、民用等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,市場(chǎng)對(duì)于低成本碳纖維的質(zhì)量和產(chǎn)量需求日益增大�；谏鲜鰡栴},目前PAN基碳纖維的低成本改性工作主要圍繞原絲低成本化和熱處理優(yōu)化兩方面進(jìn)行。采用紡織級(jí)PAN纖維作為碳纖維原絲可大幅降低生產(chǎn)成本。熱處理工藝是提升碳纖維的結(jié)構(gòu)性能和降低其生產(chǎn)成本的關(guān)鍵,一直是人們研究的重點(diǎn)。在預(yù)氧化和炭化過程,PAN原絲由線型的大分子逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂衼y層石墨結(jié)構(gòu)的碳纖維。其中,預(yù)氧化過程是時(shí)間成本和能源消耗最大、發(fā)生反應(yīng)最劇烈的一步。PAN大分子在預(yù)氧化過程中,經(jīng)過環(huán)化、脫氫、氧化等反應(yīng)逐漸轉(zhuǎn)變成耐熱的梯形結(jié)構(gòu),其中氧對(duì)PAN預(yù)氧化結(jié)構(gòu)的形成具有重要作用。氧化石墨烯(GO)表面含有豐富的含氧官能團(tuán),在極性溶劑中具有優(yōu)異的分散性,并且其含氧官能團(tuán)極易在熱的條件下分解,使其被還原為還原氧化石墨烯(r-GO)。所以,GO被認(rèn)為是PAN基碳纖維的完美的改性填料。但是,目前對(duì)于GO改性PAN基碳材料的相關(guān)研究非常有限,GO在預(yù)氧化過程中對(duì)PAN的結(jié)構(gòu)演化及作用機(jī)...

【文章頁(yè)數(shù)】：132 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 PAN基碳纖維的發(fā)展概況
    1.2 PAN基碳纖維的結(jié)構(gòu)演化規(guī)律
        1.2.1 PAN基碳纖維的制備工藝
        1.2.2 PAN在預(yù)氧化過程中的結(jié)構(gòu)演化
        1.2.3 PAN在炭化過程中的結(jié)構(gòu)演化
    1.3 低成本PAN基碳纖維的研究進(jìn)展
        1.3.1 PAN原絲低成本化
        1.3.2 預(yù)氧化優(yōu)化改性
    1.4 氧化石墨烯改性PAN基碳材料的研究進(jìn)展
        1.4.1 氧化石墨烯
        1.4.2 GO/PAN基碳材料的改性研究
    1.5 課題提出及主要研究?jī)?nèi)容
第二章 GO/PAN共混溶液的流變性能及其相互作用研究
    2.1 前言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑
        2.2.2 GO/PAN共混溶液制備
    2.3 測(cè)試表征
        2.3.1 GO結(jié)構(gòu)表征
        2.3.2 GO在不同溶劑中的分散性表征
        2.3.3 GO/PAN共混溶液的流變性能測(cè)試
    2.4 結(jié)果與討論
        2.4.1 GO的結(jié)構(gòu)分析
        2.4.2 GO在不同溶劑中的分散性
        2.4.3 GO/PAN共混溶液的流變性能
        2.4.4 GO與PAN在溶液中的相互作用
    2.5 本章小結(jié)
第三章 GO/PAN復(fù)合膜的制備及其結(jié)構(gòu)性能表征
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑
        3.2.2 GO/PAN復(fù)合膜的制備
    3.3 分析測(cè)試表征
        3.3.1 GO/PAN復(fù)合膜的形貌及GO的分散性表征
        3.3.2 GO/PAN復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)和性能表征
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 GO在 GO/PAN復(fù)合膜中的分散性
        3.4.2 GO對(duì) GO/PAN復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)和性能影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 GO/PAN基預(yù)氧化膜的結(jié)構(gòu)演化機(jī)理研究
    4.1 前言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑
        4.2.2 GO/PAN基預(yù)氧化膜的制備
    4.3 分析測(cè)試與表征
        4.3.1 GO/PAN基預(yù)氧化膜的結(jié)構(gòu)分析
        4.3.2 GO對(duì)PAN結(jié)構(gòu)演化的作用機(jī)理研究
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 GO/PAN基預(yù)氧化膜的結(jié)構(gòu)分析
        4.4.2 GO對(duì)PAN在預(yù)氧化過程中的結(jié)構(gòu)演化機(jī)理研究
    4.5 本章小結(jié)
第五章 GO/PAN基碳材料的結(jié)構(gòu)演化及性能
    5.1 前言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑
        5.2.2 GO/PAN基碳膜的制備
        5.2.3 GO/PAN基碳纖維的制備
    5.3 分析測(cè)試表征
        5.3.1 GO/PAN基碳膜的結(jié)構(gòu)演化
        5.3.2 GO/PAN基碳膜的柔性表征
        5.3.3 GO/PAN基碳膜的導(dǎo)電性
        5.3.4 GO/PAN基碳纖維的結(jié)構(gòu)與性能
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 GO/PAN基碳膜的結(jié)構(gòu)演化
        5.4.2 GO對(duì)PAN基碳膜柔性的影響
        5.4.3 GO對(duì)PAN基碳膜導(dǎo)電性的影響
        5.4.4 GO對(duì)PAN基碳纖維性能的影響
    5.5 本章小結(jié)
第六章 表面組裝GO/PAN纖維的熱性能及導(dǎo)電性能
    6.1 前言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑
        6.2.2 表面組裝GO/PAN纖維的制備
        6.2.3 熱還原法制備導(dǎo)電PAN纖維
    6.3 分析測(cè)試表征
    6.4 結(jié)果與討論
        6.4.1 表面組裝GO/PAN纖維的形貌結(jié)構(gòu)
        6.4.2 表面組裝GO/PAN纖維的熱性能
        6.4.3 PAN-PGH纖維的導(dǎo)電性
    6.5 本章小結(jié)
第七章 全文結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文與專利
致謝



本文編號(hào)：3918122