碳纤维用Lyocell原丝力学性能改进的研究

摘要

本论文简要地介绍了碳纤维特别是纤维素基碳纤维及其原丝的发展概况，总结了提高和改善Lyocell纤维力学性能的研究现状，并重点介绍了纤维素相对分子质量及其分布的相关测定方法。为了改进碳纤维用Lyocell原丝的力学性能，文中用GPC方法研究了适于生产碳纤维用的Lyocell原丝的纤维素浆粕的相对分子质量及其分布，并用流变方法探讨了从纤维素/NMMO溶液的动态流变数据中预测纤维素的相对分子质量分布和多分散系数，通过其与GPC测定的结果进行对比，验证了流变法测定纤维素浆粕的相对分子质量分布的可行性。 本文还采用对Lyocell纤维进行热处理以及用炭黑填充Lyocell纤维等方法提高和改善Lyocell原丝的性能，并研究了热处理及炭黑的填充对Lyocell纤维及最终制备的Lyocell基碳纤维的结构与性能的影响。　　本文用流变学方法从纤维素/NMMO溶液的动态流变数据中预测纤维素的相对分子质量分布与GPC方法测得的结果是对应的。虽然流变学法得到的微分相对分子质量分布是正态分布，不能象GPC的结果那么直观地反映其相对分子质量分布的细节，但是用来对照分析纤维素的相对分子质量分布还是可行性。

目录

文摘

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第一章文献综述

1.1碳纤维的发展概况

1.2纤维素基碳纤维及其原丝

1.3提高和改善Lyocell纤维力学性能的研究现状

1.3.1用聚合度(DP)较高的纤维素原料进行纺丝

1.3.2对Lyocell纤维进行拉伸和热处理

1.3.3对Lyocell纤维进行改性

1.4纤维素相对分子质量(MW)及其分布(MWD)的测定

1.4.1 GPC法测定纤维素相对分子质量及分布的发展和现状

1.4.2流变方法测定相对分子质量及分布的发展和现状

1.5本论文研究的目的和意义

1.6本论文的创新之处

1.7本论文的基本结构和主要内容

参考文献

第二章碳纤维用高强Lyocell纤维的纤维素原料相对分子质量及其分布的研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1主要实验材料、仪器

2.2.2纤维素的溶解、校准及色谱条件

2.3结果与讨论

2.3.1碳纤维用高强Lyocell纤维的制备及其性能

2.3.2高强Lyocell纤维的纤维素原料相对分子质量及其分布的研究

2.4本章结论

参考文献

第三章动态流变方法对纤维素原料相对分子质量及其分布的研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验材料

3.2.2纤维素/NMMO溶液的制备

3.2.3动态流变的测试

3.2.4 GPC测试

3.3结果与讨论

3.3.1动态流变方法预测纤维素的相对分子质量分布

3.3.2从动态流变数据中预测纤维素的多分散指数-Mz/-Mw

3.4本章结论

参考文献

第四章热处理对Lyocell原丝及碳纤维结构和性能影响的研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1实验材料

4.2.2实验设备

4.2.3热处理的方式

4.2.4碳纤维的制备

4.2.5纤维的结构和性能的测试

4.3结果与讨论

4.3.1热处理温度和时间对Lyocell纤维力学性能的影响

4.3.2热处理中张力对Lyocell纤维力学性能的影响

4.3.3热处理对Lyocell纤维结晶和取向的影响

4.3.4热处理效果的稳定性

4.3.5热处理对Lyocell基碳纤维的影响

4.4本章结论

参考文献

第五章纳米级炭黑添加剂对Lyocell原丝及碳纤维结构和性能影响的研究

5.1引言

5.2实验部分

5.2.1主要实验材料和设备

5.2.2炭黑填充的Lyocell纤维的制备

5.2.3碳纤维的制备

5.2.4纤维素/NMMO/炭黑溶液的分散性的测定

5.2.5纤维素/NMMO/炭黑纺丝溶液的流变性能的测定

5.2.6 Lyocell原丝和碳纤维结构及性能的表征

5.3结果与讨论

5.3.1炭黑在纤维素/NMMO溶液中的分散情况

5.3.2炭黑添加剂对纤维素/NMMO·H2O溶液的流变性能的影响

5.3.3炭黑填充的Lyocell纤维的结构与性能的研究

5.3.4炭黑填充Lyocell基碳纤维的结构与性能的研究

5.4本章结论

参考文献

第六章总结

附录一攻读博士学位期间发表的论文

致谢