PAN纤维碳化裂解的TG-FTIR联用分析

利用TG-FTIR联用分析仪,结合气相裂解质谱,采用国产PAN原丝经预氧化后在200~1350℃范围进行了裂解产物分析。结果表明：PAN预氧化纤维热裂解起始温度在300℃左右,在366.2、624.2和868.0℃出现3个失重速率峰。从纤维中脱除的主要物质如CH_4、NH_3、CO_2、C2H_2等小分子气体产物,同时也包含少量具有较高沸点结构复杂的芳香类物质。裂解产物种类和含量与碳化裂解温度密切相关,其中产生NH_3和C2H_2的裂解温度为380℃,CH_4在480℃出现峰值,CO_2在整个碳化过程均有产生,并且在320、840和1260℃出现峰值。PAN预氧化纤维热裂解的质谱分析很好地验证了TG-FTIR分析结果。

PAN纤维预氧化过程含氮结构的演变

采用红外、13 C核磁共振确定了聚丙烯腈预氧化纤维中氮的存在特征,采用X射线光电子能谱(XPS)测试了纤维中不同结合态氮的相对含量。通过对聚丙烯腈纤维进行不同温度、时间热处理,研究了纤维中不同结合态氮相对含量随温度时间的变化规律。结果表明:较低温度下(<210℃)纤维中氮以未反应氰基(—C≡N)、共轭亚胺(—CC—CN—)及烯胺(C—NH—)形式存在,当温度高于210℃,烯胺结构中的氮转变为含氧吡啶环中的氮;延长预氧化时间有利于烯胺含量的累积,纤维结构中烯胺结构有利于氧原子与纤维环结构的结合。

PAN纤维热稳定化过程中环化反应对氧化反应的影响

在惰性气氛中制备了不同环化程度的聚丙烯腈(PAN)热稳定化纤维,并将其在含氧气氛中进一步氧化处理,通过差示扫描量热仪(DSC)、傅立叶变换红外(FT-IR)和元素分析(EA)等方法研究了PAN纤维热稳定化过程中环化反应对氧化反应的影响。结果表明,与环化反应相比,氧化反应可在更低的温度下进行;对于环化程度越高的PAN热稳定化纤维,在含氧气氛中经相同条件热处理后氧含量越高,即氧化反应程度越高,故环化反应对氧化反应具有促进作用。

钢箱梁桥用环氧沥青材料的制备

采用重交70#沥青、聚丙二醇、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、芳香族酸酐和二聚脂肪酸酐(5个因素)及E-51环氧树脂制得环氧沥青材料。设计了五因素四水平正交实验,以拉伸强度和断裂伸长率为主要考核指标,研究了沥青、活性增容剂、固化剂等主要因素对环氧沥青材料力学性能的影响,并优化出最佳配方:10.0 gE-51双酚A环氧树脂,52.0 g重交70#沥青,1.5 g芳香族酸酐,8.0 g二聚脂肪酸酐,2.0 g脂肪族缩水甘油醚环氧树脂及0.5 g聚丙二醇,材料断裂伸长率可达231.65%,拉伸强度2.14 MPa。