PAN原絲生產(chǎn)和碳化是PAN碳纖維生產(chǎn)的兩個(gè)主要階段,從原絲到碳纖維歷經(jīng)環(huán)化、氧化、裂解等復(fù)雜反應(yīng),使碳鏈結(jié)構(gòu)主體從單鍵的線性碳鏈轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)狀結(jié)構(gòu),并隨著高溫石墨化處理,最終演變成平面層狀石墨晶體結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)碳鏈結(jié)構(gòu)的重塑和性能的提升。這個(gè)過程約45%質(zhì)量的元素被裂解釋放,其中碳元素約占比被裂解物質(zhì)量的27%,致使凈化裝置使用周期短、維護(hù)成本高,一定也程度上制約了裝備產(chǎn)能的提高,資源環(huán)境沖突加劇。基于此,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(chǎn)中碳元素的裂解、排放,并嘗試就實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的因PAN碳纖維直徑不同導(dǎo)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(xué)性質(zhì)相同,若反應(yīng)條件相同,各項(xiàng)化學(xué)反應(yīng)原理與過程為同一實(shí)驗(yàn)的平行樣,除類似的副反應(yīng)可能存在不確定性差異,各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果大致會(huì)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(cè)試實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),其中反應(yīng)的種類或過程至少有一項(xiàng)結(jié)果是不同的,由此初步推斷PAN纖維某些化學(xué)性質(zhì)在一定條件下與其物理形態(tài)的某些方面存在關(guān)聯(lián)。因不具備直接觀察反應(yīng)過程的條件,進(jìn)而定量比較反應(yīng)快慢及程度累計(jì)差異,本... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
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(jié)構(gòu)及原絲階段質(zhì)量變化
        1.2.1 PAN纖維的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 PAN纖維原絲階段的質(zhì)量變化
    1.3 PAN纖維預(yù)氧化過程中的結(jié)構(gòu)變化,調(diào)控因素及失重變化
        1.3.1 PAN纖維預(yù)氧化階段的反應(yīng)與結(jié)構(gòu)變化
        1.3.2 PAN纖維預(yù)氧化化階段的調(diào)控因素
        1.3.3 PAN纖維預(yù)氧化階段對(duì)失重有影響的結(jié)構(gòu)及相關(guān)機(jī)理
    1.4 PAN碳纖維收率的表征
    1.5 研究意義與研究內(nèi)容
        1.5.1 研究意義
        1.5.2 研究內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料
    2.2 實(shí)驗(yàn)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(cè)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(jié)果與討論
    3.1 預(yù)氧化階段PAN主要結(jié)構(gòu)變化及對(duì)失重的影響
        3.1.1 預(yù)氧化過程中PAN纖維的結(jié)構(gòu)變化
        3.1.2 預(yù)氧化過程中PAN纖維徑向結(jié)構(gòu)變化
        3.1.3 預(yù)氧化過程中PAN纖維的理化指標(biāo)和單絲直徑變化
        3.1.4 氧化工藝對(duì)碳纖維收率的影響
        3.1.5 小結(jié)
    3.2 預(yù)氧化反應(yīng)的直徑效應(yīng)對(duì)PAN預(yù)氧絲結(jié)構(gòu)和失重的影響
        3.2.1 不同直徑對(duì)PAN纖維穩(wěn)定性影響
        3.2.2 不同直徑對(duì)PAN纖維結(jié)構(gòu)影響
        3.2.3 不同直徑對(duì)PAN碳纖維收率的影響
    3.3 PAN纖維直徑對(duì)碳纖維收率的影響機(jī)理
第四章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者簡介
導(dǎo)師簡介
附件



本文編號(hào)：3159956