碳纖維用高分子量聚丙烯腈前驅(qū)體的研究.pdf

1、優(yōu)質(zhì)聚丙烯腈（PAN）原絲是生產(chǎn)高性能碳纖維（CF）的必要基礎(chǔ)，采用高分子量PAN共聚物進(jìn)行紡絲是提高原絲性能的有效途徑之一。
　　本論文是基于自由基聚合的基本原理，首先比較了三種聚合方法合成高分子量的丙烯腈與丙烯酸甲酯共聚物的優(yōu)劣，即以二甲基亞砜（DMSO）為溶劑，偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑的溶液聚合；以DMSO/H2O為溶劑，偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑的熱引發(fā)混合溶劑沉淀聚合；以DMSO/H2O為溶劑，過(guò)氧化二苯甲

2、酰（BPO）-N，N-二甲基苯胺為引發(fā)劑的氧化還原引發(fā)混合溶劑沉淀聚合三種方法。結(jié)果表明用熱引發(fā)混合溶劑沉淀聚合是得到高分子量聚丙烯腈共聚物及較高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的有效途徑，本文用該法合成了重均分子量（M——w）為2.70×105～23.9——————×105，粘均分子量（Mη）為1.37×105～16.0×105，M w/Mη為1.31～2.50的PAN共聚物。
　　本文對(duì)熱引發(fā)混合溶劑沉淀聚合進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。采用單因素分析法分析了

3、引發(fā)劑用量、單體含量對(duì)聚合產(chǎn)物分子量及產(chǎn)率的影響，通過(guò)正交試驗(yàn)研究了聚合時(shí)間、單體濃度、聚合反應(yīng)溫度、DMSO/H2O比率、引發(fā)劑濃度五個(gè)因素對(duì)轉(zhuǎn)化率和粘均分子量的影響。結(jié)果表明，對(duì)聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率影響的大小順序依次是聚合反應(yīng)溫度、DMSO/H2O質(zhì)量比、引發(fā)劑用量、單體濃度和聚合時(shí)間；對(duì)粘均分子量（M——η）影響的大小順序依次是聚合溫度、DMSO/H2O質(zhì)量比、單體濃度、引發(fā)劑濃度和聚合時(shí)間。
　　用傅里葉變換紅外光譜（FT-IR

4、）、X-射線光電子能譜儀（XRD）、差示掃描量熱儀（DSC）及綜合熱分析儀（TG-DTA）等手段研究了不同聚合方法所得PAN及不同分子量PAN的性能。結(jié)果表明，不同聚合方法所得PAN的紅外結(jié)構(gòu)差別不大；隨著PAN分子量的提高，聚合物的結(jié)晶度下降，聚合物的耐熱性和熱穩(wěn)定性提高。
　　最后，初嘗了紡絲液的制備方法，分別以DMF、DMF水溶液以及NaSCN水溶液為溶劑，嘗試了多種制備紡絲原液的制備方法，并用落球法研究了紡絲液的粘度，初步