靜電紡絲法制備聚丙烯腈纖維及其預氧化的研究.pdf

1、聚丙烯腈（PAN）碳纖維因其具有高比強度、高比模量等諸多優(yōu)異特性，已被廣泛應用于航空航天工業(yè)中。隨著對碳纖維制品不斷的開發(fā)和應用，碳纖維必將成為一種可以形成龐大產(chǎn)業(yè)帶的基礎產(chǎn)品，從而使其具有不可替代性。如今制備碳納米纖維的方法有多種，靜電紡絲法是目前唯一能夠直接、連續(xù)制備聚合物納米纖維的方法。隨著靜電紡絲法逐漸成熟，并逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，通過靜電紡絲技術(shù)制備聚丙烯腈碳納米纖維具有極大的潛在應用價值。在靜電紡制備碳納米纖維的過程中，預氧化是承

2、前（原絲）啟后（碳纖維）的橋梁。通過改變預氧化參數(shù)得出最佳預氧化工藝條件，為制備高性能的碳納米纖維提供理論基礎，因此預氧化過程也是目前國內(nèi)外學者科研的主要方向之一。 本文將聚丙烯腈采用靜電紡絲法制得納米纖維，經(jīng)過預氧化工藝制備了聚丙烯腈預氧化纖維。以掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、熱紅外光譜（IR）、X射線衍射（XRD）、熱失重（TG）等為主要表征手段，系統(tǒng)分析了聚丙烯腈納米纖維、預氧化纖維的表面形態(tài)和結(jié)構(gòu)性能。

3、 在靜電紡絲過程中，研究了溶液濃度、溶劑類型、電壓、接收距離等參數(shù)對纖維直徑的的影響。通過正交實驗對各因子的分析得出：以二甲基甲酰胺（DMF）溶劑，在11wt％的濃度下，電壓為25kV，距離為20cm可以制得纖維直徑在80nm左右的聚丙烯腈納米纖維。在預氧化過程中，通過XRD分析結(jié)果證明了聚丙烯腈鏈狀分子隨著溫度升高逐漸演變成穩(wěn)定的梯形結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度下降：力學性能研究表明，隨著預氧化溫度的升高，纖維的剛性逐漸增強，斷裂伸長率先增大后