复合引发剂在水相沉淀法制备聚丙烯腈中的应用.pdf

周海萍等：复合引发剂在水相沉淀法制备聚丙烯腈中的应用 50l 复合引发剂在水相沉淀法制备聚丙烯腈中的应用’ 周海萍h2，朱波1“，王永伟2，刘玉兰2，刘峰钰2，厉彬3 (1．山东大学材料科学与工程学院，材料液固结构演变与加工教育部重点实验室，山东济南250061I 2．山东大学材料科学与工程学院碳纤维：1二程技术研究中心。山东济南250061， 3．山东金马工业集团股份有限公司，山东日照276826) 摘 要： 采用不合碱金属离子的氧化还原复合引发 护下，控制一定的搅拌速率和温度，2h后终止反应，经 体系，以丙烯腈为第一单体，衣康酸为共聚单体，使用 真空抽滤，用去离子水清洗后烘干至恒重，获得干燥的 水相沉淀聚合法制备碳纤维用聚丙烯腈。研究了不同 聚丙烯腈(PAN)粉末。 复合引发剂．单体配比，聚合反应温度和引发荆氧还比 2．3聚合物的分析测试 的改变对共聚反应的影响。结果表明。在不影响转化 烘干后，以称重法测定聚合物的转化率。采用德 率的同时，以过硫酸铵和亚硫酸铵组成的复合引发体 国Bruker 系反应温度比单引发剂至少降低了1／3，得到的聚合 红外特性；聚合物的热性能利用El本岛津公司生产的 物热性能有明显提高。 关键词： 丙烯腈；衣康酸；水相沉淀聚合；复合引发剂 温速率从室温升至400℃；聚合物的结晶性能在日本 中图分类号：TQ340．13 文献标识码：A Rigaku 文章编号：100卜9731(2011)03-0501—04 速率3。／min，扫描范围2口为5～50。。 1 引 言 3实验结果与讨论 碳纤维在航空航天、交通运输、体育器械、土木建 筑等方面拥有十分广阔的发展前景【l’2]。要得到高性 3．1 复合引发剂的引入对聚合反应的影响 采用单一引发剂进行聚合，温度一般在60℃以 能的碳纤维必须要有性能优良的原丝。而得到适宜的 纺丝原液又是制备高性能原丝的决定性因素，因此得 上。由于氧化还原引发剂可以在低温下引发聚合，因此 到性能优异的聚丙烯腈粉料成为影响后续工艺的源 选用50℃进行反应，以过硫酸铵为主氧化剂，选用不 头。 同的还原剂在相同条件下进行聚合。其中，过硫酸铵 目前，采用单一引发剂用水相沉淀法合成聚丙烯 与亚硫酸铵或硫代硫酸铵构成的氧化还原体系，反应 腈反应温度一般都在60℃左右【3’4]，而本文采用的复之后，形成两个自由基【s]： 合引发体系，在合理控制引发剂和单体配比的条件下， 可以使反应温度降低1／3，并且进一步改善了聚合过 程中的放热集中和成球现象，得到了质地疏松易于研 对于过硫酸铵和三乙醇胺，由于三乙醇胺空间位 磨的粉料，复合引发剂的加入为降低聚丙烯腈的生产 阻较小且乙醇基具有供电效应，与N原子相连的CH： 成本提供了有效的途径。 容易失去氢质子而形成以N原子为中心的三乙醇胺 2 实 验 自由基，同时生成HSO／，当有水存在时，上述自由基 能夺取H：()分子的H质子，从而产生0H‘，有自由 2．1 实验材料 基