高分子质量聚丙烯腈基碳纳米纤维的制备

为获得力学性能较好的聚丙烯腈(PAN)基实心和多孔碳纳米纤维,以自制相对分子质量30万的PAN为原料,利用静电纺丝技术制备了PAN和PAN/聚甲基丙烯酸甲酯纳米纤维,经预氧化、碳化后分别获得了新型纳米纤维。利用扫描电镜观测了纳米纤维和碳纳米纤维的表面形态,并对纳米纤维和碳纳米纤维的直径分布进行了表征。结果表明:相对分子质量为30万的PAN适宜纺丝质量分数为6%,PAN纳米纤维的平均直径为1 242 nm。在PAN纺丝液中加入PMMA后,纳米纤维的平均直径下降至519 nm,且直径分布变窄;预氧化过程中施加张力可以使碳纳米纤维保持较好的纤维形状;碳化处理后的PAN和PAN/PMMA纳米纤维的直径都明显减小,前者减小为683 nm,后者为374 nm;扫描电镜照片显示,加入PMMA后PAN碳纳米纤维呈多孔结构。

聚丙烯腈前驱体的优化及其中空碳纳米纤维的制备

为制备力学性能较好的聚丙烯腈(PAN)中空碳纳米纤维,首先通过正交试验研究了PAN聚合参数对聚合反应的影响,然后选取适宜于纺丝的PAN进行同轴静电纺丝、预氧化、碳化,对得到的中空碳纳米纤维进行表征。结果表明,引发剂用量(A)对PAN相对黏均分子质量的影响最大;第二单体衣康酸浓度(B)对PAN环化放热的影响最大;第三单体丙烯酸甲酯浓度(C)对PAN聚合收率的影响最大。SEM分析结果表明,PAN中空碳纳米纤维横截面具有明显的中空结构,纤维表面较为致密。BET测试结果表明,PAN中空碳纳米纤维的孔容为0. 069 69 cm^3/g,比表面积为55. 719 m^2/g。