聚丙烯腈纤维预氧化机理与工艺

1绪论11.1发展概况11.1.1研究进展与生产现状11.1.2PAN基碳纤维的制备工艺21.2研究现状和存在问题31.2.1预氧化过程中的化学变化31.2.2预氧化过程中的物理变化101.2.3工艺参数对预氧化的影响111.2.4预氧丝的显微组织121.2.5存在的问题121.3研究目的和意义13参考文献132制备工艺与流程192.1技术路线192.2原材料202.3PAN原丝制备202.4预氧化和碳化的设备与工艺202.5表征技术213PAN纤维热行为和反应机理233.1概述233.2工艺流程233.2.1原丝233.2.2预氧化实验233.2.3热分析243.2.4红外光谱分析243.3原丝组分对热行为的影响243.3.1DSC分析243.3.2TG分析263.4环境气氛对原丝热行为的影响273.5升温速率对原丝热行为的影响293.6环化反应的诱导期323.7预氧化反应动力学分析353.8FTIR化学结构转变分析363.9本章小结39参考文献404纤维结构转变与性能变化424.1概述424.2工艺流程424.2.1原丝424.2.2预氧化实验434.2.3结构与性能表征434.3预氧化温度和时间对纤维成分的影响444.4预氧化温度和时间对预氧丝体密度的影响474.5预氧化牵伸对纤维氧含量和密度的影响484.6预氧丝晶体结构的变化504.7预氧丝力学性能的变化544.8本章小结56参考文献565纤维张力的变化规律585.1概述585.2工艺流程585.2.1原丝585.2.2热收缩实验585.2.3预氧化实验595.2.4碳化实验595.2.5张力测量和结构性能表征595.3PAN原丝在无约束状态下的热收缩行为605.4预氧化牵伸对纤维张力的影响615.5预氧化温度和时间对纤维张力的影响625.6原丝性能对纤维张力的影响645.7牵伸的作用机理665.8预氧化工艺对碳纤维性能的影响695.9本章小结70参考文献706氧的扩散机理及影响726.1概述726.2工艺流程726.2.1原丝726.2.2预氧化实验736.2.3表征技术736.3氧的扩散机理736.3.1氧化反应动力学分析736.3.2原丝组分和纤度对氧化反应的影响756.3.3氧的扩散机理766.4预氧丝皮芯结构的形成机制796.4.1预氧化工艺对皮芯结构的影响796.4.2原丝横截面形状对皮芯结构的影响846.4.3原丝纤度对皮芯结构的影响846.5本章小结86参考文献877纤维SEMTEM组织结构887.1概述887.2工艺流程887.2.1原丝887.2.2预氧化实验887.2.3SEM实验887.2.4TEM实验897.3预氧化过程中纤维表面形貌的遗传与演变897.4预氧化过程中纤维断面形貌的遗传与演变917.5预氧化过程中纤维微观组织的遗传与演变937.6本章小结98参考文献988纤维HRTEM精细结构遗传与演变1008.1概述1008.2工艺流程1008.2.1原丝1008.2.2预氧化实验1018.2.3HRTEM实验1018.3PAN原丝的HRTEM组织结构1018.3.1PAN原丝横向切片的组织结构1018.3.2PAN原丝纵向切片的组织结构1048.4预氧化过程中非晶组织的遗传与演变1068.5预氧化过程中晶区组织的遗传与演变1108.6预氧化过程中条带状组织的遗传与演变1148.7本章小结116参考文献1169结论118附录Kissinger方法计算激活能和反应级数的公式推导120参考文献122