低温碳化过程PAN氧化纤维骨架结构转变  

Transformation of skeleton structures in stabilized PAN fiber during low temperature carbonization

作　　者：王统帅[1,2] 童元建[1,2] 罗莎[1,2] 昌志龙[1,2] 徐樑华[1,2] 

机构地区：[1]北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室,北京100029 [2]北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室,北京100029

出　　处：《材料科学与工艺》2011年第6期133-137,共5页Materials Science and Technology

基　　金：国家重点基础研究发展计划资助项目(2011CB605601;2011CB605602)

摘　　要：为实现PAN纤维在低温碳化过程的结构调控,利用核磁共振碳谱(13C-NMR)研究了PAN预氧化纤维在500～800℃的低温碳化过程中骨架结构的演变.结果表明:在低温碳化过程中,随着碳化温度的升高,预氧化纤维骨架结构中饱和的CH、CH2和C O结构逐渐消失,共轭—HC C<和>C N—逐渐减小,共轭>C C<逐渐增加,纤维形成多层多环芳香结构;多环芳香结构平均层数与碳化温度密切相关,经500、600、700、800℃碳化处理后,纤维骨架结构中多环芳香结构平均层数分别达到1.29、2.17、2.81和3.42;在较低碳化温度(500℃),多环芳香结构平均层数随碳化处理时间延长增加不明显,在较高碳化温度(700℃),多环芳香结构平均层数随碳化处理时间呈线性增加.To better understand the mechanisms of low temperature carbonization,the evolution of skeleton structures for stabilized polyacrylonitrile（PAN） fiber during carbonization at 500～800℃ was investigated by 13C-NMR（Nuclear Magnetic Resonance）.The results showed that the saturated CH,CH2 and—C-O—groups disappeared in the stabilized fiber after carbonization.With the increasing of temperature,the conjugated—HC-C 〈and〉C-N—groups decreased,while the conjugated〉C=C〈 groups increased in the skeleton structures of the fiber.The number of layers of polycyclic aromatic structure in the fibers reached to 1.29,2.17,2.81 and 3.42 after carbonized at 500,600,700 and 800 ℃,respectively.There was no significant increase of the number of layers at 500 ℃,while linear increase of layers with time was found at 700 ℃.

关 键 词：聚丙烯腈基碳纤维 固体核磁碳谱 骨架结构 多环芳香结构 

分 类 号：TQ342[化学工程—化纤工业]