聚丙烯腈基碳纤维电化学改性研究现状与展望

综合论述了聚丙烯腈基(PAN)碳纤维电化学表面改性处理研究的发展现状,对比分析了碳纤维电化学改性处理法的研究内容及表征手段,指出了存在的问题,并展望了碳纤维表面电化学改性处理的研究前景。在碳纤维改性工艺参数的研究工作中,为了使实验结果有可比性,迫切需要一套标准来规范实验条件及性能表征方法,而为了更好地体现碳纤维复合材料的性能优势,仍需不断探索和研究碳纤维的电化学改性机理。为使复合材料的性能更好地达到应用要求,有必要提出碳纤维表面改性模型及界面理论。

化学改性对聚丙烯腈纤维及预氧纤维结构性能的影响

对聚丙烯腈纤维进行了化学改性,借助差示扫描量热分析(DSC)、定量傅立叶红外光谱(FT-IR)、平衡含水率、密度、力学性能等分析方法,对比研究了改性纤维、预氧化纤维、碳纤维与未改性纤维的结构性能的变化。研究表明:化学改性可促使聚丙烯腈纤维较未改性纤维初始环化反应温度前移,终止温度后移,从而有效缓解纤维在预氧化过程中的集中放热,有利于纤维结构和质量的控制;经硫酸羟胺改性后的纤维较未改性纤维制得的碳纤维抗拉伸强度提高16.3%。

水滑石在阻燃聚丙烯腈纤维改性中的应用研究

在经十二烷基硫酸钠柱撑的水滑石层间进行丙烯腈的原位聚合反应,用红外光谱和X-射线衍射对聚合物样品进行了结构分析与表征,并对聚丙烯腈/柱撑水滑石共混物样品的燃烧性能进行了研究。结果表明:丙烯腈单体在水滑石片层之间发生原位聚合反应,生成聚丙烯腈大分子,并使水滑石片层间距有一定程度的增大;共混物的极限氧指数从18.1%提高到了25.5%,同时共混物的热重曲线向高温方向发生了偏移,阻燃性能得到一定程度改善。

牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维与羊毛混纺的二组分产品化学定量方法的探讨

牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维与某些纤维混纺的二组分产品,其化学定量分析已有标准FZ/T01103—2009,而牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维与动物毛纤维混纺产品的化学定量方法中,现实检验中面临一些问题。本文对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维与羊毛混纺的二组分产品的化学定量方法进行了一些探讨。

聚丙烯腈改性纤维的结构表征及阻燃性能研究

将聚丙烯腈(PAN)纤维与水合肼溶液进行胺化反应,制得胺化PAN纤维(PAN-H纤维),然后将PAN-H纤维与氯化锌(ZnCl_2)溶液反应制得Zn^(2+)螯合PAN纤维(PAN-Zn纤维);利用红外光谱、X射线光电子能谱研究了PAN纤维及其改性PAN纤维的结构,并对纤维的结晶性能、力学性能、阻燃性能、热稳定性能进行了研究。结果表明:在PAN纤维胺化过程中,PAN大分子的氰基(—C≡N)参与化学反应,生成了氨基(—NH_2),亚氨基(—C帯NH),酰胺等基团;在Zn^(2+)螯合过程中,Zn^(2+)会与—C帯NH,—C≡N,—NH_2和酰胺基上的N—H键上的N原子以及酰胺基中的O原子进行配位反应; PAN纤维、PAN-H纤维、PAN-Zn纤维的结晶度分别为55. 0%,38. 7%,38. 1%,断裂强度分别为3. 76,2. 63,2. 90 cN/dtex,断裂伸长率分别为35. 96%,20. 63%,33. 6%,极限氧指数(LOI)分别为19. 8%,20. 0%,33. 6%; PAN-Zn纤维经皂洗10,20次后其LOI分别为33. 6%,32. 8%,具有良好的阻燃性能;与PAN纤维相比,PAN-Zn纤维初始分解温度略有降低,但最大分解温度和残炭均明显升高,其在700℃下的残炭率提高了20%左右。

阻燃聚丙烯腈及其纤维的研究进展

综述了聚丙烯腈及其纤维的4种阻燃改性方法,即高分子化学反应改性法、共混法、热氧化法、后整理法,以及各自的优缺点,重点阐述了高分子化学反应改性法和共混法的发展历程、所采用的阻燃改性剂以及各自的最新研究进展,并对阻燃聚丙烯腈纤维的发展进行了展望,指出高分子化学反应改性法有望成为未来聚丙烯腈及其纤维阻燃改性的简单易行的方法。

无卤阻燃聚丙烯腈纤维的制备及性能

为提高聚丙烯腈(PAN)纤维的阻燃性能,采用水合肼对PAN纤维进行直接化学改性的方式制备了阻燃PAN纤维,采用傅里叶变换红外光谱及X射线衍射对纤维结构进行了表征,利用差示扫描量热、热重分析对纤维的热性能进行了研究,通过极限氧指数仪及微型锥形量热仪对纤维的阻燃性能进行了研究,并对其力学性能进行了测试。结果表明,水合肼与PAN纤维反应生成了C=N键,改性后的PAN纤维的晶型发生了改变,结晶度下降,PAN的环化放热峰值温度下降约160℃,其阻燃性能及成炭性提高;改性后PAN纤维的断裂强度及断裂伸长率分别下降32.4%和30.6%,随着改性时间的延长,PAN纤维的阻燃性能显著提高,热释放速率(HRR)降低84.2%,且热释放速率峰值温度提高98.01℃。

碳化过程中改性聚丙烯腈预氧化纤维的高温热应力应变研究

采用对比方法研究了高锰酸钾改性与未改性聚丙烯腈(PAN)预氧化纤维在碳化过程中的高温热应力应变行为.表征了过程纤维的基本物化性质,并用SEM,WAXD,EA等对其结构进行了研究.研究结果表明,改性纤维的热应力应变变化可分为370,500,900℃前后4个区域.与未改性纤维相比,改性纤维的应力在370℃以下增长较快;370～500℃快速下降;500～900℃则迅速增高,同时比未改性PAN纤维应力增加20%以上;900℃以上应力基本保持稳定.大负荷下改性纤维易伸长,小负荷下易收缩,与未改性纤维的差别随负荷减少而减小,500℃以上,两种纤维应变速率变化趋势相近.热应力和热应变是纤维在碳化过程中聚集态结构、化学组成、热化学反应能力的综合体现.与热应变相比,热应力的变化趋势更显著,因而可采用控制碳化过程中纤维热应力的变化控制连续制备中纤维结构的变化.经KMnO4改性PAN纤维制取碳纤维的抗张强度比未改性纤维增加了约20%.

碳纤维前驱体聚丙烯腈原丝的亲水改性研究

传统方法中一般采用衣康酸(IA)与丙烯腈(AN)共聚合来制备纺丝原液,笔者用衣康酸铵[(NH4)2IA]取代IA与AN共聚。与P(AN co IA)相比,P[AN co (NH4)2IA]的亲水性明显提高,相应的,P[AN co (NH4)2IA]原丝在蒸汽牵伸过程中能承受更高牵伸比,因而纤度低,强度高。笔者研究了(NH4)2IA取代IA后,聚合反应速率和聚合物分子量的变化,并对反应产物进行了亲水性能测试和DSC分析。亲水改性是提高聚丙烯腈原丝性能的一条有效途径。

差别化聚丙烯腈纤维改性

以阻燃、抗起毛起球、亲水、抗静电为主对聚丙烯腈纤维改性方法作了综述。介绍了国内聚丙烯腈纤维改性的状况 ,提出了应积极开发高附加价值的改性聚丙烯腈纤维的建议。

由得自二氨基二苯砜的纤维和改性聚丙烯腈纤维制得的阻燃短纤纱和由其制得的织物和衣服以及它们的制备方法

本发明涉及阻燃短纤纱、含有这些纱线的织物和衣服、以及它们的制备方法。所述纱线具有25％-80％质量分数的聚合物短纤维和20％～75％质量分数的改性聚丙烯腈纤维，所述聚合物短纤维包含得自单体的聚合物或共聚物，所述单体选自4,4’-二氨基二苯砜、3,3’-二氨基二苯砜、以及它们的混合物，所述质量分数是按所述纱线中的聚合物纤维和改性聚丙烯腈纤维共100质量分数计的。

阻燃聚丙烯腈纤维生产技术现状

介绍了聚丙烯腈纤维的燃烧性能和阻燃改性方法 ,归纳了国外主要生产厂家的阻燃聚丙烯腈纤维生产工艺特点 。

含多官能团聚丙烯腈抗菌消臭纤维的制备、结构与性能

合成了一种多官能团聚丙烯腈纤维 ,并测定了它的抗菌消臭性能。结果表明 :此纤维含有多种含氮、含氧、杂环等官能团 ,其对不同菌类具备优异的杀菌活性 ,并且具有抗菌广谱 ,作用时间持久和效率高等特点。

聚丙烯腈纤维的非纺织用途

介绍了聚丙烯腈纤维在生物医学、高吸水树脂、离子交换树脂、污染控制、抗菌消臭、固体高聚物电解质及过滤与分离等方面的应用 。

浅谈提高聚丙烯腈基碳纤维性能的几种关键技术

从国外研究较多的共聚单体、聚丙烯腈原丝的改性、上油油剂等三个方面论述了提高聚丙烯腈基碳纤维性能的几种关键技术。聚丙烯腈原丝的热性能与共聚单体的种类和加入量有重要关系。共聚单体的加入促进纤维预氧化反应 ,使碳纤维性能和炭化收率都得到提高。各种各样的化学试剂用于改性聚丙烯腈原丝后 ,对改善最终碳纤维的结构和性能有重要的作用。油剂的使用对聚丙烯腈原丝的质量 ,如耐热性、亲水性、集束性。

牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维定量分析方法研究

本文采用N,N-二甲基甲酰胺对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维和棉、粘胶纤维、羊毛、聚酯纤维及其与棉、粘胶纤维等以上纤维混纺产品的纤维含量进行测试。试验结果表明:最佳试验条件为溶解温度(80±2)℃、溶解(振荡)时间15min;本方法适用于牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维与棉/粘纤/羊毛/桑蚕丝/聚酯纤维混纺产品的纤维含量检测;本方法较FZ/T 01103-2009标准减少了所用试剂的种类、简化了操作过程、缩短了试验时间、提高了试验的安全性。

俄罗斯聚丙烯腈纤维的阻燃研究

俄罗斯萨拉多夫国家技术大学致力于聚丙烯腈纤维的阻燃研究，对纤维进行阻燃性表面处理。原来采用二氨二甲基磷酸盐和火焰固化剂对聚丙烯腈纤维改性时，效果不够理想，后来添加了尿素和多糖。为了延缓燃烧，保持阻燃效果，实验用二氨二甲基磷酸盐、固化剂、尿素、多糖组成不同配比的溶液，对聚丙烯腈纤维进行浸渍，制取阻燃聚丙烯腈。改性后，纤维热分解过程比初始纤维慢，升温速度慢，伴随大部分焦化剩余物质，

聚丙烯腈的吸湿发热改性研究

采用正交实验方法,以氢氧化钠(NaOH)对聚丙烯腈(PAN)进行水解,测试PAN的水解产物的吸湿性能,得到PAN水解条件。结果表明:PAN水解最佳条件为水解时间3 h、水解温度100℃、PAN与NaOH的质量比1.0∶1.0,NaOH溶液质量分数8%;PAN水解产物中含有大量羧基等亲水基团,具有明显放热效应,吸湿积分热随着水解产物吸湿性的增大而增大;在回潮率为0时,水解产物的吸湿微分热达4.5 kJ/g。

化学改性对PAN原丝及预氧纤维结构性能的影响

在各种温度和时间条件下 ,将本实验室纺的 PAN原丝进行连续化学改性处理 ,借助 IR光谱、DSC、TG、X射线衍射等分析方法 ,选出了最佳的改性温度和改性时间 ,并对化学改性的原丝、预氧丝的性能进行了初步探讨。得出结论 :化学改性能缩短预氧环化时间 ,缓解纤维的放热和吸热 ,优质原丝应具有高纯度、高强度、高取向度性质。本课题希望通过对原丝进行化学改性的方法 。