氧化结构对聚丙烯腈预氧纤维热稳定性的影响

李常清¹，肖阳¹，赵洪江¹，陈新²，何州文²，徐樑华¹

1. 北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室2. 国网智能电网研究院

摘 要：将聚丙烯腈（PAN）原丝进行预氧化热处理,借助固体核磁（13C Solid-NMR）、热重红外联用分析仪（TG-IR）及力学性能测试等手段研究了PAN预氧纤维的结构及对热稳定性和力学性能的影响。结果表明:不同预氧化温度处理的预氧纤维热稳定性呈现先升高后降低趋势,是由形成的环化结构和氧化结构共同作用的结果:环化结构使热稳定性提高,而氧化结构达到一定含量后使热稳定性降低。在后续高温处理过程中预氧纤维中的氧元素与碳元素形成碳氧化合物,以CO和CO2的形式从纤维中脱除,形成结构型缺陷。经245℃处理形成适宜的预氧结构,碳元素脱除量最小,碳纤维的碳收率及拉伸强度最高。

关键词：PAN预氧纤维;热稳定性;环化结构;氧化结构;