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碳纖維的溶液聚合

文章出處:網(wǎng)絡責任編輯:編輯人氣:發(fā)表時間:2018-08-03【

原絲是制備性能優(yōu)異的碳(C)纖維的關鍵(解釋:比喻事物的重要組成部分)。碳纖維生產傳統(tǒng)的玻璃纖維相比,楊氏模量是其3倍多;它與凱夫拉纖維相比,楊氏模量是其2倍左右,在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹,耐蝕性突出。影響(influence)原絲性能的因素有:分子量、分子量分布、缺陷、原絲環(huán)化反應的初始溫度(temperature)等。這些都可以在聚合過程(guò chéng)中通過(tōng guò)調節(jié)工藝條件,使其達到最佳化。制備PAN共聚物(Copolymer,Interpolymer)的聚合方法主要有兩種,

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  A、溶液聚合;b.懸浮聚合。碳纖維生產具有許多優(yōu)良性能,碳纖維的軸向強度和模量高,密度低、比性能高,無蠕變,非氧化環(huán)境下耐超高溫,耐疲勞性好,比熱及導電性介于非金屬和金屬之間,熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性,耐腐蝕性好,X射線透過性好。良好的導電導熱性能、電磁屏蔽性好等。
  
  溶液聚合是比較成熟的制備PAN聚合物的一種方法,在民用PAN制備中廣泛(extensive)應用。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質特性,因此碳纖維制品的強度大,硬度高,遠超過同體積同重量的金屬材質。因此,碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領域有著廣泛的應用。也正是因為如此,此前世界上碳纖維技術發(fā)達的國家(美國、德國、日本、韓國),對于向中國輸出碳纖維產品和技術,保持著極其謹慎的態(tài)度。即使在目前,我國碳纖維以及碳纖維制品的進口,還受到發(fā)達國家的嚴格控制。它的優(yōu)點是制備的PAN原絲穩(wěn)定(解釋:穩(wěn)固安定;沒有變動)化環(huán)化溫度(temperature)低,而且原絲分子缺陷少。另外,除去未反應的丙烯腈單體的溶液可直接作為添加劑使用。溶液聚合的不好的地方是有時需要使用有機溶劑(性狀:透明,無色的液體)、PAN共聚物分子量較低,影響(influence)最終碳(C)纖維的力學性能。

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  溶液聚合常用的溶劑有硫(化學符號:S)氰化鈉(Sodium)(NaSCN)濃水溶液、氨氮水(Nitric acid)(HNO3)、二甲基亞砜(DMS0)、二甲基甲酰胺(acylamide)(DMF)等。常用的引發(fā)劑為偶氮類引發(fā)劑(如偶氮二異丁腈,偶氮二異庚腈)。聚合反應的影響(influence)因素有非常多,如引發(fā)劑濃度、單體濃度、聚合溫度(temperature)、聚合時間、介質(起決定作用的物質)的氫離子濃度指數(shù)、雜質等。引發(fā)劑濃度增加,聚合反應速度增加,但聚合物分子量降低(reduce)。當聚合體系的溫度升高時,供給反應體系的能量就增加,使引發(fā)劑分解速度加快,整個體系的反應總速度增加,但產物的平均分子量下降(descend)。聚合時間太短,反應熱來不及釋放(release)出來,單體轉化率較低;聚合時間太長,則會使生產(Produce)能力下降。隨著聚合時間的增加,大分子的分子量逐漸下降,分子量分布變寬,轉化率雖然有所上升,但到最后提高不是很多。介質的pH值較小時對聚合物轉化率和聚合物黏度(viscosity)都有較大影響。聚合體系中的雜質對聚合的影響最后都會導致(cause)轉化率和平均分子量下降
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