聚丙烯腈纤维在预氧化过程中的结构和热性能转变

吕永根¹，贺福²，吴刚平²，吕春祥²，张利珍²

(1.东华大学,材料科学与工程学院,上海,200051;
2.中国科学院山西煤炭化学研究所,炭材料重点实验室,山西,太原,030001;
3.中国科学院,研究生院,北京,100039)

摘要:将聚丙烯腈(PAN)原丝置于空气中在180 ℃～265 ℃温度范围内逐步预氧化,同时控制适当的牵伸比.利用广角X射线衍射(XRD)、定量傅里叶红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热分析(DSC)和热失重分析(TG)手段考察了连续预氧化过程中纤维微晶结构、化学反应和热性能的变化.结果表明:(1)PAN 纤维在空气中外力场作用下进行氧化稳定化,200 ℃之前环化反应缓慢进行;在200 ℃～230 ℃温度范围内,环化度呈线性迅速提高,反应加剧;230 ℃之后,环化反应减慢;(2)预氧化反应按序态进行,首先发生在无序的非晶区,逐步向有序区演变;一旦有序区发生反应,则反应剧烈;(3)在210 ℃之前,微晶尺寸增大,符合应力场结晶理论;210 ℃之后,晶粒尺寸迅速减小.

关键词:聚丙烯腈纤维; 预氧化; 微晶结构;

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