聚丙烯腈預氧化機理研究.pdf

1、預氧化是制備聚丙烯腈基碳纖維過程中不可或缺的重要步驟。通常預氧化是在200-300C的空氣條件下進行。在此期間會發(fā)生大量的化學反應，如環(huán)化、氧化、脫氫反應等，從而使線性的聚丙烯腈分子向共軛的梯形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，極大地提高聚丙烯腈的熱穩(wěn)定性。對于聚丙烯腈的預氧化已有很多報道，但是預氧化過程中的很多問題尚有爭議，如預氧化過程中的化學反應的先后順序等;同時，酯類單體對于預氧化反應的影響也少有報道。因此，本論文詳細研究了聚丙烯腈及其共聚物在熱處理過程

2、中的結(jié)構(gòu)變化及熱行為，以期明確共聚單體在聚丙烯腈預氧化過程中的作用和對預氧化反應的影響。
　　(1)研究了聚丙烯腈(PAN)及其三元共聚物([P(AN/MMA/IA)])熱處理過程中的結(jié)構(gòu)變化及熱行為。共聚單體衣康酸（IA）的存在可以促使環(huán)化反應在較低的溫度下引發(fā)并以較快的速率進行。此外，大量的脫氫反應出現(xiàn)是以環(huán)狀結(jié)構(gòu)為前提的。同時，共聚單體甲基丙烯酸甲酯(MMA)的存在在一定程度上阻礙了環(huán)化反應的發(fā)生和進行。聚丙烯腈熱處理過程中

3、發(fā)生的主要反應的順序為氧化反應＞環(huán)化反應＞脫氫反應。較高的環(huán)化反應速率常數(shù)表明，盡管MMA共聚單體的存在在一定程度上阻礙了環(huán)化反應，但是離子機理在低溫引發(fā)環(huán)化反應方面還是比自由基機理更具有優(yōu)勢。IA的存在可以促進形成結(jié)構(gòu)更加完善和更多數(shù)量的梯形結(jié)構(gòu)，從而促進梯形結(jié)構(gòu)向類石墨結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。聚丙烯腈及其三元共聚物的無規(guī)斷鏈降解反應活化能(Ea)結(jié)果表明，IA的存在可以抑制線性PAN分子鏈的無規(guī)斷鏈的發(fā)生。
　　(2)研究了P(AN/DM