预氧化过程中pan纤维径向结构的形成机制

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：建!塑!日期：坐I●关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的

2、全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。口论文暂不公开(或保密)注释：本学位论文属于暂不公开(或保密)范围，在一年解密后适用本授权书。口非暂不公开(或保密)论文注释：本学位论文不属于暂不公开(或保密)范围，适用本授权书。作者签名：导师签名：阮3童日期：』J!一’学位论文数据集中图分类号TQ342学科分类号430论文编号1001020140634密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名张琪学号2011200634获学位专业名称材料科学与工程获学位专业代码080500国家计委、科委项目PAN纤维预氧化过程课题来源研究方向(国

3、家科技部973课题)的结构研究论文题目预氧化过程中PAN纤维径向结构的形成机制关键词PAN，预氧化。径向结构．特征结构，氧化反应论文答辩日期．2014．5-27{论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师徐攘华研究员北京化工大学材科学评阅人1黄丽教授北京化工大学材料学评阅人2李常清副教授北京化工大学材料学评闲人3评阅人4评阅人5答辩委员会主席黎昱研究员空间技术研究院材料学答辩委员1于中振教授北京化工大学材料学答辩委员2赵东抹教授北京化工大学材料学答辩委员3迟伟东教授北京化工大学材料学答辩委员4曹维宇副教授北京化工大学材料学答辩委员5注：一．论文类型

4、：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／'I"13745．9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要预氧化过程中PAN纤维径向结构的形成机制预氧化过程中PAN纤维会形成皮芯结构，这种径向结构差异性会导致最终碳纤维的结构缺陷进而影响力学性能。现在普遍的观点认为PAN纤维发生环化反应导致表层结构致密，阻碍空气中氧分子向纤维内部扩散，导致纤维内部预氧化程度较低。众多学者根据此观点提出一系列改进方案希望可以消除预氧化过程中形成的皮芯结构。本论文根据预氧化行

5、为特征的研究分析，对普遍认同的物理阻隔的观点提出质疑，并通过对PAN纤维环化结构及其氧化行为的研究，提出了环化结构发生的氧化反应是导致纤维径向结构不均匀的主要原因。研究结果表明：1．预氧化过程中，PAN纤维径向结构不均匀的原因是由于含氧结构在径向方向上分布不均匀；而含氧结构的不均匀是由于环化结构形成后会立即发生氧化反应，从而导致表层含氧结构比芯部多。2．随着热处理温度的升高，亚胺结构含量逐渐升高，升高到一定程度后呈现下降趋势：共轭结构和烯胺结构含量会随着温度的升高而不断增加。3．在同一热处理温度下，纤维不会随着时间的延长而发生新的化学反应，其时间特征主要是某一温度下化学反应程度的加

6、深。4．PAN纤维热处理过程中形成的烯胺结构最易被氧化，生成了显l北京化工大学硕士学位论文色的含氧结构，导致纤维中径向方向上颜色的差异。5．预氧化过程中PAN纤维径向结构的形成机制：预氧化过程中，PAN纤维中形成烯胺结构后会马上发生氧化反应，氧化反应发生的同时，新的烯胺结构继续生成又继续被氧化；纤维表层的烯胺结构不断与氧发生反应，导致扩散到纤维内部的氧较少，从而形成内部预氧化程度较低的不均匀的径向结构。关键词：PAN，预氧化，径向结构，特征结构，氧化反应————一垒堕竺!一THEFoRMATIoNMECHANISMFORTHERADIALSTRUCTUREoFPANFIBERDUR

7、INGPRE．oⅪDATIVES7I、ABILIZATIoNABSTRACTPANfiberwillformtheskin—corestructureinpre-oxidationprocess．Andthedifferenceofradialstructurewill1eadtostructuraldefectsofthefinalcarbonfiberandaffectthemechanicalproperties．Thecyclizationleadsthatt