导读:本文包含了超高分子量聚丙烯腈论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:碳纤维,超高分子量聚丙烯腈,原丝
超高分子量聚丙烯腈论文文献综述
李忠辉,杨景辉,马新胜,吴秋芳,高玮[1]（2017）在《超高分子量聚丙烯腈在碳纤维原丝上的应用及拉伸行为研究进展》一文中研究指出超高分子量聚丙烯腈(UHMWPAN)由于结晶度高、分子链结构规整、端基少,成纤后的缺陷也少,因此在制备高强度聚丙烯腈原丝以及高强度碳纤维方面有着重要的应用。文中介绍了用高相对分子质量(340万占3%,34万占97%的)的聚丙烯腈树脂进行溶液纺丝并制备碳纤维原丝以及碳纤维的工艺,并重点介绍了超高分子量聚丙烯腈凝胶膜的拉伸性能、超高分子量聚丙烯腈溶液的流变性能等。流变学研究表明,随着PAN相对分子质量的增大,纺丝液的黏度也会剧增,造成溶液的纺丝过程变得愈加困难。提高UHMWPAN纺丝液的温度,能有效减低溶液纺丝时的阻力。因此,开发UHMWPAN高温纺丝技术可能是未来高强度碳纤维原丝的发展方向。(本文来源于《高分子材料科学与工程》期刊2017年05期）
姜会钰[2]（2016）在《超高—高分子量聚丙烯腈聚合体原液的制备、流变特性及可纺性研究》一文中研究指出高性能碳纤维是在高质量聚丙烯腈原丝的基础上制得的,高质量的原丝又受到聚合体的影响,大分子的化学及物理结构的多项参数都会对原液的流变性、可纺性、原丝成型性及原丝结构等参数具有决定性的作用。其中聚合物分子量及其分布由于纤维中的分子末端数量与微缺陷的直接关系,成为影响原、碳丝强度的最重要因素之一。近年来,国际上出现了一项大幅度提高分子量及其分布,对传统概念进行颠覆性的挑战,采用高及超高分子量聚合体(UHMWPAN)混合体制备原丝的新工艺,在原丝质量、纺丝速率及碳丝质量上获得了显赫的进展。因此,制备均匀的高及超高分子量聚合物成为提高原丝及碳纤维质量的一个非常重要的环节。本文首先采用水相悬浮聚合工艺,合成UHMWPAN共聚体。通过对引发剂浓度、总单体浓度、单体配比、聚合反应温度和时间等参数对反应转化率和相对分子质量影响的研究,得到了最佳聚合工艺条件：共聚单体的质量分数25%；丙烯腈(AN)：衣康酸(IA)=98：2；偶氮二异丁腈(AIBN)0.01wt%；聚乙烯醇(PVA) 0.15wt%;反应温度70℃；反应时间2h。得到的UHMWPAN的Mη为1.47x106。并用凝胶渗透色谱(GPC)、元素分析法、红外光谱法、XRD、TG、DSC等方法研究了聚合物的各理化结构及性能。首次采用DMSO为溶剂对UHMWPAN进行溶胀溶解,采用正交实验方法,对固含量、溶胀时间、溶胀温度等各种参数对溶胀效果的影响进行了研究,得到了溶胀溶解过程的最佳工艺：将160g充分研磨的细度为200目的超高分子量PAN颗粒,均匀分散在25℃7.13L的DMSO中,逐步升温,并在38℃、44℃和52℃处分别保温30min。之后,保持温度60℃8h并不断搅拌最后得到固含量为2%的UHMWPAN-DMSO稀溶液。用光学显微镜与旋转粘度计,观察了溶胀溶解过程中UHMWPAN颗粒外观及粘度的变化。并对UHMWPAN在DMSO中的溶胀溶解过程实质的基本原理进行了诠释。采用上述的UHMWPAN-DMSO稀溶液,加入共聚单体AN和IA,进行溶液聚合,国内首次制备了新颖的超高-高分子量混合体PAN原液。通过UHMWPAN-DMSO稀溶液含量、聚合温度、聚合时间、引发剂含量、共聚单体等工艺参数对混合聚合物的分子量、转化率、及粘度的影响的研究,得到了溶液聚合的最佳工艺为：2%UHMWPAN-DMSO稀溶液0.5%；AN:IA=98:2;单体总量22%；AIBN 0.1%,以480rpm进行搅拌,在氮气保护下60℃恒温反应20h,得到MW为43.78万,多分散度(Mz+1/MW)为3.61的混合体PAN的纺丝溶液。对上述新颖的超高-高分子量混合体PAN原液进行了剪切流变性研究。结果表明了如下流变性特点：少量UHMWPAN的存在对纺丝溶液的稳态流变性及动态流变性均有很大影响。稳态流变结果表明：所有样品的粘度均随温度的上升而变小,说明该溶液亦属于切力变稀流体或称假塑性流体。随UHMWPAN含量的增高,该溶液初始粘度增高,但对溶液流变曲线趋势影响不大；该溶液的粘流活化能,对温度的敏感性增大；非牛顿指数n下降,更加偏离牛顿流体。动态流变结果表明：随着UHMWPAN含量的增加,该溶液的复数粘度η*,储能模量G'和损耗模量G"均不断增大,粘弹性表现的越发明显。但所有这些参数都不随应变的增大而变化,都处于线性粘弹区域内。UHMWPAN没有改变PAN纺丝溶液的物理稳定性。该溶液的这叁个参数都随着温度升高呈线性下降,损耗角正切tanδ值呈相反趋势,随温度的升高而升高,UHMWPAN含量越高,影响越明显。这些剪切流变性结果表明了UHMWPAN的重要性：不仅保持该溶液物理稳定性,具有更明显的切力变稀行为和更强的弹性,对于溶液在高剪切速率下保持良好的流动性,及承受高倍的拉伸具有积极的作用。对上述的新颖原液的拉伸流变性也进行了研究。结果表明：UHMWPAN的含量同样对表征溶液拉伸特性的叁项重要参数：溶液拉伸过程中的直径变化、拉伸粘度以及Tr比具有重大影响。随UHMWPAN含量的增加,溶液拉伸过程中,细流直径变小,且维持时间增加；溶液拉伸粘度以及Tr比均增加,说明了UHMWPAN确实增强了PAN溶液的抗拉伸能力。此项结果,为该溶液在实际纺丝中稳定高倍拉伸的溶液相关参数的获得,提供了比较充分的理论基础。用上述含有UHMWPAN纺丝溶液进行了立足于力致变凝胶化机理的干湿法纺丝,结果表明：UHMWPAN的添加,使得纺丝体系的可纺性增加,初生丝的力学性能明显增加。实验摸索到了UHMWPAN最佳的添加量为0.5%。以这种含量的原液纺丝时,纺丝速率V1,m可达到43.61m/min,比常规纺丝原液的V1,m18.84m/min提高了2.31倍；空气层高度达到5mm,比常规纺丝液的3mm提高了67%。所得的初生纤维和未添加UHMWPAN的样品比较,表面光滑,纤维截面更接近圆形；力学性能,由于UHMWPAN含量的添加,断裂伸长率提高,断裂强度比常规初生原丝提高了17.77%。说明UHMWPAN的添加,能够优化初生纤维的形态结构及力学性能。本课题对于超高-高分子量聚丙烯腈(PAN)聚合体原液的制备、溶胀溶解、混合体溶液流变性能及可纺性相关工艺及理论的研究探索,对于与国际接轨,采用这种新颖聚合体制备优质PANCF原丝的理论基础及先进工艺的实施,具有定的参考价值。(本文来源于《东华大学》期刊2016-06-30）
代永强[3]（2013）在《超高分子量聚丙烯腈混合溶剂沉淀聚合等理论研究及原丝制备工艺的探索》一文中研究指出碳纤维因其拥有高强，高模，密度小等极优越的机械性能及化学稳定性广泛应用于航空、航天领域。聚丙烯腈（PAN）原丝是目前生成碳纤维最主要的原料。在碳纤维的生产过程中，原丝的性能是制约碳纤维性能的主要因素。影响原丝性能的因素主要有聚合体中共聚单体类型、分子量、立构规整性、纺丝方法及工艺、牵伸工艺、干燥致密化程度、上油工艺等。采用高平均分子量聚丙烯腈树脂进行纺丝是生产高强度聚丙烯腈原丝的有效途径。基于此我们对于高分子量聚丙烯腈的合成以及纺丝做了大量的工作，研究了混和溶剂沉淀聚合的机理，以及分子量，转化率和沉淀颗粒形貌与反应体系中水含量的关系。利用高分子量聚丙烯腈纺丝，利用落球粘度法研究了纺丝液的流变性质，最终制的了强度1GPa的优质碳纤维原丝。以下是具体研究内容：1.本文利用二甲基亚砜（DMSO）与沉淀剂水的非均相混合溶剂沉淀聚合合成高分子量聚丙烯腈。在50℃，55℃，60℃以及65℃4个不同的温度下研究了水含量由0-90%对于转化率的影响，并通过对于转化率的分析对PAN混合溶剂沉淀聚合反应过程的机理进行了探讨。2.利用SEM研究了沉淀颗粒微观结构，由于是混合溶剂的沉淀聚合，溶剂DMSO可以与沉淀可以发生溶剂化作用，溶剂DMSO的含量对于沉淀颗粒的结构有着很大的影响。本文应用第四统计力学分析了在混合溶剂沉淀聚合中沉淀颗粒形貌随着沉淀剂水含量以及温度的变化3.混合溶剂沉淀聚合中，在水含量很少的时候趋向于溶液聚合方式，而水含量高时倾向沉淀聚合，在这样的体系中，分子量的贡献是来自2部分的，一个是液相的贡献，另一部分是沉淀颗粒表面以及间隙的原位聚合的贡献，我们这里称之为固相的贡献。本文通过固液相聚合反应的动力学方程首先推得两相各自分子量分布的表达式， f_L(X)和f_S(X)，进而求出数均分子量的表达式，最后利用实验来求得液-固相贡献之比R值,通过R值可知随水含量的增加，沉淀聚合过程中固相中的聚合逐渐占主导地位。4.从沉淀聚合的亚微观聚集过程出发，建立初生态沉淀聚合聚合体凝聚过程模型，推导出了丙烯腈沉淀聚合体的分子量与H_2O/DMSO的关系。在H_2O/DMSO的不同配比条件下进行实验，得出的实验结果与理论推导相吻合。最终可以得到：聚丙烯腈的分子量随H_2O/DMSO比例增加而线性递增的结论。5.利用扫描电子显微镜和强度测试仪，研究了普通分子量PAN原丝生产过程中，聚合纺丝工艺以及高温高压牵伸对原丝表面形态及力学性能的影响，并利用群子统计理论，成功预测了高强度纤维的理论牵伸倍数。结果表明：原丝质量的好坏与纺丝液的质量和纺丝工艺密切相关，高温高压蒸汽牵伸，牵伸倍数增大，纤维直径减小，取向提高，纤维表面越光滑，强度和拉伸功率增大；阶段升温聚合方法，干燥致密化效果提高对原丝性能改进具有至关重要的作用；特定工艺下，根据群子统计理论成功预测了纤维强度为1.0GPa时，纤维的理论牵伸倍数为11.16。6.高分子聚丙烯腈溶解困难，且制得的纺丝液粘度高。高分子聚丙烯腈的溶解是纺丝中的一个主要难题。我们通过落球法测粘度研究了高分子量聚丙烯腈共聚物的流变性能。论文详细的研究了剪切速率，水含量、温度、浓度与粘度的关系。并求出了不同温度下的粘流活化能。通过研究确定了最佳的湿法纺丝条件，并由此制的纤维直径小于10微米，强度达1GPa的原丝。(本文来源于《北京化工大学》期刊2013-06-26）
卢丽丽[4]（2012）在《辐射在聚丙烯腈纤维和超高分子量聚乙烯纤维改性中的应用》一文中研究指出本论文采用中科院上海应用物理研究所60Co源γ射线对聚丙烯腈(PAN)纤维和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行了预辐照处理,通过对两种辐照纤维的FT-IR谱图、XRD谱图、SEM照片以及纤维力学性能测试结果分析,探讨了辐照对纤维结构和性能的影响。结果表明,纤维辐照过程中同时存在交联和裂解两个效应,随着辐照气氛和剂量的不同,纤维力学性能变化的程度也随之不同。对辐照和未辐照PAN纤维作为对比进行偕胺肟化反应,制备了含有偕胺肟基的聚丙烯腈螯合纤维,并将各种螯合纤维用于吸附钒(Ⅲ)离子,研究了不同螯合纤维的吸附性能。结果表明,辐射交联可以有效提高聚丙烯腈纤维的偕胺肟化反应速率；经偕胺肟化和吸附之后的纤维力学性能良好；较高的肟胺化程度导致聚丙烯腈纤维对叁氯化钒具有很高的吸附容量。对辐照UHMWPE纤维重点进行了以苯乙烯为单体的接枝改性反应,通过计算纤维接枝率和纤维结构的变化,研究了辐照剂量和辐照气氛对纤维接枝反应的影响。结果表明,真空辐照纤维接枝率在同样的条件下高于空气辐照纤维的接枝率；在较小辐照剂量条件下,接枝反应速率和程度与辐照剂量成正比,接枝后纤维结构和性能发生改变。(本文来源于《华东理工大学》期刊2012-12-28）
张子豪[5]（2012）在《碳纤维用超高分子量聚丙烯腈及溶液制备与特性》一文中研究指出聚丙烯腈(PAN)基碳纤维是碳纤维中用途最广泛、发展前景最好的一种。作为PAN基碳纤维的前驱体,PAN原丝的质量在很大程度上决定了PAN基碳纤维的性能。PAN分子量是影响PAN原丝品质的重要因素,超高分子量聚丙烯腈(UHMWPAN)的制备迫在眉睫。本文通过水相悬浮聚合得到重均分子量大于150万的丙烯腈-衣康酸(IA)二元共聚物,对添加该共聚体的纺丝溶液进行剪切和拉伸流变测试,并对纺丝液制备的凝胶膜进行拉伸性能研究。首先在偶氮二异丁腈(AIBN)引发的丙烯腈-衣康酸水相悬浮共聚反应中研究聚合工艺对聚合物重均分子量及转化率的影响,并对共聚体组分、热性能及结晶度进行表征。研究结果表明AIBN浓度降低,单体浓度升高,共聚单体中IA含量减少,反应时间延长,反应温度下降,均可使共聚物分子量增大；而AIBN浓度上升,单体浓度增加,共聚单体中IA含量降低,反应时间延长,可使共聚反应单体转化率增大,此外,共聚物分子量及反应转化率随PVA含量升高呈现先增大后减小的趋势。IA引入能缓和PAN聚合物的放热反应,但共聚物结晶度因此下降。将超高分子量聚丙烯腈共聚体与中等分子量聚丙烯腈均匀溶解在二甲亚砜中制成一定浓度的纺丝液进行剪切流变测试。发现此溶液在剪切时表现出切力变稀,其弹性模量与粘性模量随温度降低、频率增大而增大,溶液复数粘度随频率增大、温度升高而下降。少量超高分子量聚丙烯腈的存在不影响溶液均匀性和多分散性。最后研究UHMWPAN对PAN溶液拉伸流变行为的影响,同时对影响凝胶膜拉伸性能的因素进行探讨。结果表明：含有少量超高分子量聚丙烯腈的PAN溶液具有更强的应变硬化,有利于PAN纺丝喷头拉伸比的提高；较低超高分子量聚丙烯腈共聚体含量的溶液,制得的凝胶膜在挤出拉伸倍数(EDR)=16条件下进行挤出后,在一定温度下可以承受更高倍数的第二次拉伸,且拉伸模量及强度都更优秀。(本文来源于《东华大学》期刊2012-03-01）
吴雨微[6]（2012）在《水相悬浮聚合制备超高分子量聚丙烯腈共聚物及其性能研究》一文中研究指出优质PAN原丝是生产高性能碳纤维的基础。因此高性能原丝的研究与探索具有重要意义。本文主要内容如下：1.综述了碳纤维原丝的国际研究情况,以及当前国内碳纤维原丝与高品质碳纤维研究存在的问题与研究现状。2.设计合成了同时具有胺基和酯基的3-酰胺基-3-丁烯酸甲酯(MMPA)作为丙烯腈的共聚单体,以水相悬浮法制备了超高分子量聚丙烯腈聚合物(P(AN-co-MMPA)共聚物：分子量高达9.6×105)。3.研究聚合时间(4-24h)、反应温度(60-80℃)、引发剂浓度(0.01-0.04wt%)、总单体浓度(18-30wt%)、分散剂浓度(0.5-2.5wt%)、单体配比(MAN/MMMPA=99/1,98/2,97/3,96/4,95/5)对聚合反应的影响。结果表明,转化率随聚合时间,聚合温度,引发剂用量,总单体浓度的增加而升高,随分散剂的质量分数增加而降低,随单体摩尔比MAN/MMMPA的降低而降低；聚合物的分子量随引发剂用量和总单体浓度的增加而减小,随单体摩尔比MAN/MMMPA的降低而降低,随着随聚合温度和分散剂用量的增加会先升高达到一个最大值后减小,随聚合时间(>4h)延长的变化不明显。4.利用EA、DSCC、TGA、FTIR对样品的结构和性能进行分析和表征,根据红外光谱吸收特征峰面积比值定义了环化程度指数Es。通过EA、FTIR的研究发现,喂料时随MMPA含量的提高,P(AN-co-MMPA)共聚物中O元素的含量增加,说明共聚物中MMPA链节的含量是逐渐增加的。DSC、TGA、Es的研究说明,MMPA可以改善聚合物的预氧化性能,会使聚合物分解温度升高,热稳定性增加。5.研究了纺丝原液的可纺性,测试了P(AN-co-MMPA)/DMSO溶液的流变性质。结果发现：分子量越高,PAN溶液的表观粘度对剪切速率的变化越敏感。并发现溶液表观粘度会随纺丝温度的升高而下降。(本文来源于《东华大学》期刊2012-01-01）
印黔黔[7]（2010）在《超高分子量聚丙烯腈纺丝原液的流变行为研究》一文中研究指出碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等一系列优异的性能,目前已被广泛的应用在各个领域。聚丙烯腈纤维是一种最适宜和广泛应用的用于制造高性能碳纤维的原丝之一。但目前国内制得的纺丝原液不仅拉伸性能不好,而且制得的聚丙烯腈原丝毛丝多,这就需要我们加强对聚丙烯腈溶液以及原丝的相关研究,为我国高性能碳纤维的制备打下坚实的基础。本文在简要地介绍了聚丙烯腈溶液性质以及聚合物拉伸和剪切流变模型的基础上,着重介绍了对添加了超高分子量聚丙烯腈的聚丙烯腈纺丝原液的拉伸流变测试和剪切流变测试的研究。获得的主要成果和结论如下：首先,借助新型的表面张力断裂拉伸测试(CaBER)首次对聚丙烯腈纺丝溶液的拉伸流变性能进行了研究,结果发现添加了超高分子量聚丙烯腈的纺丝溶液在拉伸时具有明显的拉伸硬化现象；分子量以及超高分子量聚丙烯腈在溶液中的含量均对于聚丙烯腈纺丝溶液的拉伸流变性能有显着影响：随着分子量的增加或者超高分子量聚丙烯腈的含量上升,其线性转化拉伸粘度、Tr比、拉伸粘度等均增大。然后对聚丙烯腈纺丝溶液的剪切流变性能进行了测试,发现超高分子量聚丙烯腈纺丝溶液剪切时表现出切力变稀现象,温度、分子量以及超高分子量聚丙烯腈在溶液中的含量均对于聚丙烯腈纺丝溶液的剪切流变性能有显着影响：温度上升,频率增加,低含量超高分子量聚丙烯腈溶液向牛顿流体偏离,高含量超高分子量聚丙烯腈溶液没有表现出这样的力学响应。在温度较低时高剪切频率和低剪切频率的储能模量比RG,曲线为直线,温度上升,RG增大。分子量上升,剪切粘度上升,高剪切速率和低剪切速率的剪切粘度比Ra下降,储能模量和损耗模量都会升高,RG上升；超高分子量聚丙烯腈含量上升,剪切粘度上升,Ra越接近常数,储能模量和损耗模量都会升高,RG,上升。同时还发现Tr比和非牛顿指数n显示不管是拉伸流变还是剪切流变,各样品对于牛顿流体的定性偏离程度是类似的,都是随着分子量增大和超高分子量聚丙烯腈含量的增大而偏离程度增大。对超高分子量聚丙烯腈纺丝溶液的各项参数的评价,为获得在纺丝中拉伸稳定的溶液相关参数的设定提供了理论指导。(本文来源于《东华大学》期刊2010-12-01）
张斌[8]（2001）在《硫氰酸钠体系超高分子量聚丙烯腈溶胀和溶解过程的研究》一文中研究指出超高分子量聚丙烯腈(重均分子量大于40万,UHMWPAN)经干湿纺或冻胶纺制得的聚丙烯腈纤维强度高、成形好,既是制备高性能碳纤维的理想材料,又可作为高强高模纤维用于工业用途。目前国际上对高强高模聚丙烯腈纤维的研究主要集中在纤维的纺丝过程,但在实践中发现,与重均分子量约为7万的聚丙烯腈或其共聚物(通常腈纶的原料)相比较,由于分子量高,按常规的溶解方法无法制得均匀的聚合物溶液,因此制备均匀的超高分子量聚合物浆液成为纤维整个制造过程中非常重要的一个环节。目前对聚丙烯腈特别是超高分子量聚丙烯腈溶解过程的研究少有人涉足,至于NaSCN水溶液体系的UHMWPAN溶解过程更是一片空白。因此有必要对UHMWPAN在NaSCN水溶液中的溶胀和溶解过程进行详尽研究。 针对超高分子量聚丙烯腈—硫氰酸钠水溶液体系,本文通过溶胀值的测定,运用正交分析方法确定影响UHMWPAN溶胀和溶解的关键因素;通过聚合物—溶剂混合体系搅拌力矩的变化来表征UHMWPAN的溶胀和溶解过程:通过搅拌力矩实验得到NaSCN水溶液体系制造均匀聚合物溶液的各关键参数;在前人对聚丙烯腈结构研究的基础上,对于力矩变化与聚合物聚集态不同结构层次被舒解之间的关系进行初步探讨;此外,由于在一定范围内,聚合物分子量越高,所得纤维断裂强度越高,故本文以含氟自由基为引发剂制得了分子量为80万的聚丙烯腈,探讨了聚合条件对聚合结果的影响;最后,在UHMWPAN-NaSCN水溶液体系力矩测试的基础上,将力矩测试应用于聚乙烯醇和超高分子量聚丙烯腈溶解过程的研究。通过上述研究得到如下结论: 1.以含氟自由基为引发剂,采用本体聚合法可合成分子量高、分布窄的超高分子量PAN,并得到了适宜反应条件,此聚合方法具有聚合温度低,链转移和其它副反应较少的特点: 2.在含氟自由基反应体系中加水和混合溶剂可在一定程度上提高聚合反应速度、转化率和分子量,对反应产物进行保温后处理,可提高反应产物分子量和转化率; 3.正交实验结果表明NaSCN水溶液浓度对UHMWPAN的溶胀影响最为显着,而溶胀时间对溶胀的影响非常小,正交实验还表明溶胀温度和含固量对UHMWPAN的溶胀有一定影响; 4.聚丙烯腈颗粒中所含的微量的水对UHMWPAN的溶胀有较大影响,微量水(本文来源于《东华大学》期刊2001-12-01）
厉雷,吴承训,张斌,陈彦模[9]（1997）在《超高分子量聚丙烯腈的制备及其合成动力学的研究》一文中研究指出超高分子量聚丙烯腈(UHMW PAN)在很多方面都有重要的作用。本文主要对聚合条件和反应机理进行了初步讨论。除此之外还研究了偶氮类引发剂引发的丙烯腈悬浮聚合,制备超高分子量聚丙烯腈的途径。本文还应用计算机模拟方法来寻找能够制备超高分子量聚丙烯腈的有效途径并用它来研究聚合反应动力学问题。(本文来源于《合成纤维》期刊1997年03期）
朱新远,沈新元[10]（1997）在《超高分子量聚丙烯腈溶液的流变性》一文中研究指出本文研究了超高分子量聚丙烯腈—二甲基亚砜溶液的流变性能,探讨超高分子量聚丙烯腈(UHMW—PAN)的分子量、总固浓度及不同的毛细管长径比对纺丝原液的粘度、非牛顿流动指数、结构粘度指数、最大松弛时间的影响,并探讨了与原液可纺性的关系,为纺制高强高模聚丙烯腈纤维和能耐反冲洗的聚丙烯腈中空纤维膜提供了依据。(本文来源于《合成纤维》期刊1997年02期）
超高分子量聚丙烯腈论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
高性能碳纤维是在高质量聚丙烯腈原丝的基础上制得的,高质量的原丝又受到聚合体的影响,大分子的化学及物理结构的多项参数都会对原液的流变性、可纺性、原丝成型性及原丝结构等参数具有决定性的作用。其中聚合物分子量及其分布由于纤维中的分子末端数量与微缺陷的直接关系,成为影响原、碳丝强度的最重要因素之一。近年来,国际上出现了一项大幅度提高分子量及其分布,对传统概念进行颠覆性的挑战,采用高及超高分子量聚合体(UHMWPAN)混合体制备原丝的新工艺,在原丝质量、纺丝速率及碳丝质量上获得了显赫的进展。因此,制备均匀的高及超高分子量聚合物成为提高原丝及碳纤维质量的一个非常重要的环节。本文首先采用水相悬浮聚合工艺,合成UHMWPAN共聚体。通过对引发剂浓度、总单体浓度、单体配比、聚合反应温度和时间等参数对反应转化率和相对分子质量影响的研究,得到了最佳聚合工艺条件：共聚单体的质量分数25%；丙烯腈(AN)：衣康酸(IA)=98：2；偶氮二异丁腈(AIBN)0.01wt%；聚乙烯醇(PVA) 0.15wt%;反应温度70℃；反应时间2h。得到的UHMWPAN的Mη为1.47x106。并用凝胶渗透色谱(GPC)、元素分析法、红外光谱法、XRD、TG、DSC等方法研究了聚合物的各理化结构及性能。首次采用DMSO为溶剂对UHMWPAN进行溶胀溶解,采用正交实验方法,对固含量、溶胀时间、溶胀温度等各种参数对溶胀效果的影响进行了研究,得到了溶胀溶解过程的最佳工艺：将160g充分研磨的细度为200目的超高分子量PAN颗粒,均匀分散在25℃7.13L的DMSO中,逐步升温,并在38℃、44℃和52℃处分别保温30min。之后,保持温度60℃8h并不断搅拌最后得到固含量为2%的UHMWPAN-DMSO稀溶液。用光学显微镜与旋转粘度计,观察了溶胀溶解过程中UHMWPAN颗粒外观及粘度的变化。并对UHMWPAN在DMSO中的溶胀溶解过程实质的基本原理进行了诠释。采用上述的UHMWPAN-DMSO稀溶液,加入共聚单体AN和IA,进行溶液聚合,国内首次制备了新颖的超高-高分子量混合体PAN原液。通过UHMWPAN-DMSO稀溶液含量、聚合温度、聚合时间、引发剂含量、共聚单体等工艺参数对混合聚合物的分子量、转化率、及粘度的影响的研究,得到了溶液聚合的最佳工艺为：2%UHMWPAN-DMSO稀溶液0.5%；AN:IA=98:2;单体总量22%；AIBN 0.1%,以480rpm进行搅拌,在氮气保护下60℃恒温反应20h,得到MW为43.78万,多分散度(Mz+1/MW)为3.61的混合体PAN的纺丝溶液。对上述新颖的超高-高分子量混合体PAN原液进行了剪切流变性研究。结果表明了如下流变性特点：少量UHMWPAN的存在对纺丝溶液的稳态流变性及动态流变性均有很大影响。稳态流变结果表明：所有样品的粘度均随温度的上升而变小,说明该溶液亦属于切力变稀流体或称假塑性流体。随UHMWPAN含量的增高,该溶液初始粘度增高,但对溶液流变曲线趋势影响不大；该溶液的粘流活化能,对温度的敏感性增大；非牛顿指数n下降,更加偏离牛顿流体。动态流变结果表明：随着UHMWPAN含量的增加,该溶液的复数粘度η*,储能模量G'和损耗模量G"均不断增大,粘弹性表现的越发明显。但所有这些参数都不随应变的增大而变化,都处于线性粘弹区域内。UHMWPAN没有改变PAN纺丝溶液的物理稳定性。该溶液的这叁个参数都随着温度升高呈线性下降,损耗角正切tanδ值呈相反趋势,随温度的升高而升高,UHMWPAN含量越高,影响越明显。这些剪切流变性结果表明了UHMWPAN的重要性：不仅保持该溶液物理稳定性,具有更明显的切力变稀行为和更强的弹性,对于溶液在高剪切速率下保持良好的流动性,及承受高倍的拉伸具有积极的作用。对上述的新颖原液的拉伸流变性也进行了研究。结果表明：UHMWPAN的含量同样对表征溶液拉伸特性的叁项重要参数：溶液拉伸过程中的直径变化、拉伸粘度以及Tr比具有重大影响。随UHMWPAN含量的增加,溶液拉伸过程中,细流直径变小,且维持时间增加；溶液拉伸粘度以及Tr比均增加,说明了UHMWPAN确实增强了PAN溶液的抗拉伸能力。此项结果,为该溶液在实际纺丝中稳定高倍拉伸的溶液相关参数的获得,提供了比较充分的理论基础。用上述含有UHMWPAN纺丝溶液进行了立足于力致变凝胶化机理的干湿法纺丝,结果表明：UHMWPAN的添加,使得纺丝体系的可纺性增加,初生丝的力学性能明显增加。实验摸索到了UHMWPAN最佳的添加量为0.5%。以这种含量的原液纺丝时,纺丝速率V1,m可达到43.61m/min,比常规纺丝原液的V1,m18.84m/min提高了2.31倍；空气层高度达到5mm,比常规纺丝液的3mm提高了67%。所得的初生纤维和未添加UHMWPAN的样品比较,表面光滑,纤维截面更接近圆形；力学性能,由于UHMWPAN含量的添加,断裂伸长率提高,断裂强度比常规初生原丝提高了17.77%。说明UHMWPAN的添加,能够优化初生纤维的形态结构及力学性能。本课题对于超高-高分子量聚丙烯腈(PAN)聚合体原液的制备、溶胀溶解、混合体溶液流变性能及可纺性相关工艺及理论的研究探索,对于与国际接轨,采用这种新颖聚合体制备优质PANCF原丝的理论基础及先进工艺的实施,具有定的参考价值。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
超高分子量聚丙烯腈论文参考文献
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