聚丙烯腈碳纤维.pptx

会计学;碳纤维概述;碳纤维概述;;碳纤维的分类（1）; 碳纤维的分类（2）;碳 纤 维 的 主 要 性 能;;;PANCF的制备方法及结构演变;;;;结构规整性;偶极矩 ;;共聚单体结构;PAN原丝常用的共聚单体 ;A, 链段内分布均匀 链段间分布也均匀;;成纤聚合物链结构;纺 丝;;;PAN纤维常用的纺丝方法： 1、湿法纺丝 2、干喷湿纺 3、干法纺丝 4、熔融纺丝 ;湿法纺丝;干喷湿纺突出的优点与缺点 高纺丝速度 非常细线密度（＜1tex） 高温度纺丝，高浓度、高粘度 截面可控：圆形非圆形干湿法 强度高，延???性好 结构过于致密，氧化困难 大丝束难纺 ;干法纺丝; 高分子量（数均分子量为-2.6X105） 适当的分子量分布（重均数均比2.0-2.5） 最小的分子缺陷 结晶取向度90％以上 低共聚组分含量（2-3％） 低纤度（0.7-1.2 旦）有助于原丝向CF转化时 热量的放出。可避免放热引起的得率降低 高强度及高模量 拉宽加热过程中由于氰基排列产生的放热峰， 放热峰起始位置偏于低温区。 高碳化得率 ; 半结晶聚合物的典型两相模型： 几十nm次序排列的离散晶区与相似尺寸的无定形区混和，缚结分子链跨越两个或更多个邻近微晶，它们在晶区之间的组分形成了无定形相。纤维的序态由晶区和无定形区组成的两相结构。 PAN纤维的序态结构与多数纤维不同。 没有真正的结晶结构，也没有一般概念的无定形部分。;（2）PAN纤维的X-射线衍射图; 尽管在链的侧面（a轴和b轴）方向上分子链之间的排列是有规则的，但在c轴方向不存在等同周期，因此PAN纤维并不是真正的结晶结构。 PAN非晶区的规整程度较高，因此没有一般概念的无定形部分。 典型半结晶聚合物、纤维的玻璃化转变和它们的无定形区相关,PAN的玻璃化转变和它的无定形部分关系不明确。 PAN存在高度有序的区域侧序分布。（被称为准晶高序区） 可将PAN看成是由单相组成、不存在晶相和非晶相之间的界面的 “准晶态”或“蕴晶态”。 ; 通俗地说，PAN单链形成直径为0.6nm的圆筒形，圆筒形的单链堆积在一起，赤道反射就是由这些规则堆积造成的。圆筒内的链构象以非常不规则的方式伸展，所以PAN纤维不是轴向上的真正结晶有序。 由于伸展扭结的PAN链不能装入直径为0.6nm的圆筒内，于是一些氰基伸出圆筒外，这些氰基以逆平行方向取向，使链间产生吸引力，形成“侧向键合”,从而产生相当高的结晶度。; PAN这种二维结晶形态，与液晶相似。液晶的刚性棒状分子堆积形成的也是二维有序结构。 因此，“初生纤维的凝聚态结研究，纤维晶区取向结构与非晶区特征结构”“复杂外场对纤维晶区取向结构和非晶特征结构间的关联性” “聚合物链结构、溶胶-凝胶转化过程中PAN纤维结构的形成和后续过程中复杂外场下结构的演变规律”等研究，应该针对PAN纤维的准晶特征展开。;（3）PAN纤维形成准晶; 从侧向看，分子间—CN相互吸引，因此导致大分子相互有规则的排列。但是由于大分子链向上和向下排列的不同，而且分子链无规扭曲，因此并不是侧向全部有序（即并不是全部—CN能配对）。因此PAN大分子侧向有序，但还存在无定形部分。 分子间的—CN在无定形区也有相互作用，尽管这时—CN的相互作用不是很有规则，但也并不是杂乱无章。因此PAN非晶区的规整程度比一般高聚物的无定形区高。;（4）PAN准晶对纤维性能的影响;不同序态区中链段间作用力的不同，导致了链段运动所需要的能量不同。因此相应的大分子链段热运动的转变点Tg也不完全一样。对于非晶区的低序区，其Tg1=80～100℃，而非晶相中序区的Tg2=140～150; PAN这一热性能与PA和PET不同。 PA和PET只有一个Tg。 PAN的两个Tg，随着共聚组分含量的增加，Tg2向Tg1靠近，最后合二为一。这时PAN只有一个Tg，约为70～100℃。 当这种共聚体处于湿态时，由于水分子的增塑作用，Tg将进一步下降，湿态的三元共聚PAN 纤维，其Tg=40～60℃。 ; ②PAN纤维有热弹性 由于PAN没有完整的结晶，仅仅是侧向高度有序，因此不能阻止链段的大幅度热运动，纤维相应发生热弹性回缩。 而PA和PET纤维结构中的微晶象网一样阻碍了链段的大幅度热运动。因此不具有热弹性。 ? ; 获得高度有序PAN的方法： ①制备PAN单晶，并在溶液中等温增长。 用碳酸丙撑酯可聚合出椭圆形薄片状的PAN单晶，电子衍射图形显示它的