聚丙烯腈原丝及民用长丝在预氧化过程中的结构演化规律研究

摘要

为探究民用腈纶(T-PAN)替代聚丙烯腈碳纤维原丝(P-PAN),实现预氧丝制备低成本化与工艺简化的可行性，选取P-PAN与T-PAN作为研究对象进行预氧化对比试验。借助多种表征手段，结合力学性能和极限氧指数(LOI)测试，系统研究两种纤维在预氧化过程中结构与性能的演化规律。结果显示，随着预氧化温度升高，P-PAN与T-PAN分子链中的C≡N逐渐转化为C═N,因结晶完善程度不同，在260℃时，T-PAN晶体结构全部被破坏，而P-PAN仍保留部分晶体结构。因共聚组分及纺丝工艺不同，各温度下T-PAN的环化程度均低于P-PAN,300℃时P-PAN环化度为95.4%,比T-PAN高5.4%。预氧化处理后，二者力学性能均呈下降趋势，但T-PAN下降更快。极限氧指数与预氧化温度密切相关，预氧化温度大于220℃时，P-PAN的LOI迅速增至45.9%(260℃),而T-PAN的LOI在260℃以后才迅速增加。总体上，T-PAN虽可实现预氧丝制备的低成本化，但其环化程度及阻燃能力等均弱于P-PAN,需进一步优化工艺以提升预氧丝的综合性能。

关键词

聚丙烯腈 / 预氧化温度 / 环化程度 / 阻燃 / 低成本化