【摘要】：核聚變能是一種無放射性的清潔能源,隨著人們對聚變的不斷研究和探索,人們已經(jīng)認識到了核聚變能越來越多的優(yōu)勢。激光慣性約束聚變(ICF)實驗對所使用的微球靶丸要求非常嚴格,靶丸材料的性能直接影響到ICF實驗的成功與否。ICF靶丸材料各具優(yōu)勢與缺陷,其中聚合物空心微球聚焦于多種不同的聚合物材料,通過對比聚合物材料各自的特性,利用聚合物易于改性的特點,在理論上可制備出性能優(yōu)良的聚合物空心微球。聚丙烯腈(PAN)化學物理性質(zhì)穩(wěn)定,具有較強的抗腐蝕性能和抗輻射性能,并且對于氫同位素的滲透率大大降低,有利于燃料的儲存和保持。本文以聚丙烯腈空心微球制備工藝的確立和厚壁聚丙烯腈空心微球(內(nèi)直徑和壁厚分別為220±20μ m和90±10μm)的制備以及厚壁聚丙烯腈空心微球的預氧化處理為主要內(nèi)容。本文主要研究內(nèi)容：1.聚丙烯腈空心微球制備工藝的確立：在以搭建的雙T型通道的微乳粒發(fā)生器為裝置的基礎上,通過對比由不同溶液組成的三相體系制備的雙重乳液實驗現(xiàn)象,分析雙重乳液的生成情況以及不同溶液組分的影響,最后得到最適合制備聚丙烯腈空心微球的三相溶液體系。2.厚壁聚丙烯腈空心微球的制備：在確立了制備聚丙烯腈空心微球的三相溶液體系后,通過調(diào)整溶液濃度以及微乳粒發(fā)生器的三相溶液流速,可以得到厚壁的聚丙烯腈雙重溶液,由于壁厚較厚,在固化過程中難于保持壁厚均勻性,因此通過討論固化溫度以及外油相的粘度對厚壁聚丙烯腈雙重乳液的壁厚均勻性和球形度的影響來得到具有良好壁厚均勻性和球形度的厚壁聚丙烯腈空心微球。3.厚壁聚丙烯腈空心微球的預氧化處理：通過設置不同預氧化溫度以及不同預氧化升溫速率的實驗條件,可得到不同物理結(jié)構和化學結(jié)構的聚丙烯腈預氧化空心微球。主要物理結(jié)構變化有皮芯結(jié)構的產(chǎn)生和芯部孔洞的產(chǎn)生。伴隨著物理結(jié)構的變化,其化學結(jié)構也發(fā)生了變化,主要通過紅外、元素分析進行判斷。并分析了皮芯結(jié)構隨實驗條件變化的趨勢以及討論了芯部孔洞產(chǎn)生的原因。
[Abstract]:Nuclear agglomeration energy is a kind of non-radioactive clean energy. With the continuous research and exploration of fusion, people have realized the advantage of nuclear convergence energy. The (ICF) experiment of laser inertial confinement fusion has strict requirements for the pellets used, and the performance of the target material directly affects the success of the ICF experiment. The ICF target material has its own advantages and disadvantages. Polymer hollow microspheres focus on a variety of different polymer materials. By comparing the characteristics of polymer materials and taking advantage of the characteristics that polymer is easy to modify, polymer hollow microspheres with excellent performance can be prepared theoretically. The chemical and physical properties of polyacrylonitrile (PAN) are stable, with strong corrosion resistance and radiation resistance, and the permeability of hydrogen isotopes is greatly reduced, which is beneficial to the storage and maintenance of fuel. In this paper, the preparation process of polyacrylonitrile hollow microspheres and the preparation of thick-walled polyacrylonitrile hollow microspheres (internal diameter and wall thickness of 220 鹵20 渭 m and 90 鹵10 渭 m respectively) and pre-oxidation treatment of thick-walled polyacrylonitrile hollow microspheres are discussed. The main contents of this paper are as follows: 1. The preparation process of polyacrylonitrile hollow microspheres: on the basis of a double T-channel microemulsion generator, the experimental phenomena of double emulsion prepared by three-phase system composed of different solutions were compared. The formation of double emulsion and the influence of different solution components are analyzed. Finally, the three-phase solution system is obtained, which is most suitable for the preparation of polyacrylonitrile hollow microspheres. Preparation of thick wall polyacrylonitrile hollow microspheres: after the three-phase solution system for the preparation of polyacrylonitrile hollow microspheres is established, the thick-walled polyacrylonitrile dual solution can be obtained by adjusting the concentration of the solution and the flow rate of the three-phase solution of the microemulsion generator. Due to the thickness of the wall, it is difficult to keep the uniformity of the wall thickness during the curing process. Therefore, the effects of curing temperature and viscosity of external oil phase on wall thickness uniformity and sphericity of thick wall polyacrylonitrile double emulsion were discussed to obtain thick walled polyacrylonitrile hollow microspheres with good wall thickness uniformity and globality. Pre-oxidation treatment of thick walled polyacrylonitrile hollow microspheres: different physical and chemical structures of polyacrylonitrile hollow microspheres can be obtained by setting the experimental conditions of different pre-oxidation temperature and different pre-oxidation heating rate. The main changes of physical structure include the formation of skin core structure and the generation of core voids. With the change of physical structure, its chemical structure also changed, mainly through infrared, element analysis to judge. The variation trend of the core structure with the experimental conditions and the causes of the cavities in the core are analyzed.
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R943

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本文編號：2336600