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第一章　绪论1

第二章　聚丙烯腈的合成12

2.1　聚丙烯腈的溶液聚合12

2.1.1 主要原料12

2.1.2　配料计算14

2.1.3　转化率的测定15

2.1.4　溶液落球粘度的测定15

2.1.5　聚合物分子量的测定16

2.2　溶液聚合反应条件研究17

2.2.1　溶剂对聚合反应的影响18

2.2.2 单体浓度及配比对聚合反应的影响18

2.2.3 引发剂浓度对聚合反应的影响19

2.2.4　反应温度和时间对聚合反应的影响20

2.2.5 衣康酸对共聚反应转化率的影响21

2.2.6　聚合物的红外光谱23

2.2.7 聚合物的TG研究24

2.3　聚丙烯腈平均分子量的理论推算25

2.4　高分子量聚丙烯腈的合成28

2.4.1 混合溶剂中的自由基聚合概况28

2.4.2 利用正交设计研究聚合反应条件30

2.4.3 聚合反应条件单因素研究32

2.4.3.1 反应介质DMSO/H2O配比对聚合反应的影响32

2.4.3.2 衣康酸对聚合反应的影响35

2.4.3.3 单体浓度对转化率和分子量的影响35

2.4.3.4 聚合温度对转化率和分子量的影响36

2.4.3.5 聚合物的形态37

2.4.4 高分子量聚丙烯腈的性能和应用38

2.4.4.1 流变性能38

2.4.4.2 加工性能和应用38

2.5　共聚反应竞聚率计算和共聚物结构的理论分析39

2.5.1 引言39

2.5.2　竞聚率的计算40

2.5.3 共聚物分子结构与转化率间的关系42

2.5.4 共聚物序列结构的分析45

2.5.5 高分子量聚丙烯腈的平均分子量46

2.6　其它聚合方法49

2.6.1　反相乳液聚合49

2.6.2 离子聚合（高立构规整度聚丙烯腈的合成）50

2.6.3 紫外线辐照聚合50

2.7　共聚单体对原丝的作用51

2.7.1 概述51

2.7.2 丙烯酸甲酯的作用54

2.7.3　共聚单体对原丝热性能的影响56

2.7.4　共聚单体对提高碳纤维性能的作用59

2.7.5 共混对提高碳纤维性能的作用62

参考文献62

第三章　聚丙烯腈原丝的制备69

3.1 聚丙烯腈原丝的制备工艺69

3.1.1 聚丙烯腈原丝及其碳纤维的制备工艺概况69

3.1.2　脱单和脱泡70

3.1.3 纺丝71

3.1.3.1 纺丝溶液的流变性71

3.1.3.2　初生纤维断面的形成72

3.1.3.3 不正常的纺丝现象75

3.1.3.4 喷丝头牵伸比的计算77

3.1.4 牵伸78

3.1.5 水洗82

3.1.6 上油83

3.1.7 干燥致密化和热定型84

3.2　不同溶剂制备聚丙烯腈原丝的比较85

3.3　制备过程中原丝热性能的变化86

3.4　聚丙烯腈原丝及碳纤维生产公司举例89

3.4.1 日本东丽公司89

3.4.2　英国Acordis公司91

3.5　聚丙烯腈原丝的质量控制93

参考文献95

第四章　聚丙烯腈原丝的预氧化与炭化97

4.1 聚丙烯腈原丝的预氧化97

4.1.1　概述97

4.1.2 聚丙烯腈原丝预氧化的机理99

4.1.3　预氧化程度的判断105

4.1.4 改善预氧化的方法109

4.1.5　预氧化工艺过程111

4.1.5.1 概述111

4.1.5.2 预氧化阶段断面形态结构的变化111

4.1.5.3 预氧化过程化学组分的演变114

4.1.5.4 预氧化过程环化指数的变化116

4.1.6　预氧化过程表征技术118

4.1.7 纤维径向结构变化研究121

4.1.7.1 预氧化时的皮芯结构的测试方法121

4.1.7.2 纤维径向化学结构的研究124

4.1.8 预氧化与碳纤维性能间的关系125

4.2　聚丙烯腈原丝的炭化127

4.2.1 炭化127

4.2.2 石墨化129

4.2.3 碳纤维生产工艺含氰废气治理129

4.3　提高碳纤维性能的新方法131

4.3.1 降低碱金属离子的含量132

4.3.2　原丝的细旦化134

4.3.3 生产过程环境的洁净化134

4.3.4 干-湿法纺丝和蒸汽牵伸135

4.3.5 原丝的化学改性137

4.3.6 炭化时施加高强磁场140

4.3.7 制备高性能碳纤维需要高平均分子量聚丙烯腈141

4.3.8 降低聚合物的结构缺陷143

参考文献145

第五章　碳纤维的结构性能与应用159

5.1 原丝结构性能与碳纤维强度的关系159

5.1.1 原丝的力学性能与碳纤维强度的关系159

5.1.2 国内外原丝及碳纤维结构性能对比160

5.2　碳纤维的分类162

5.3　碳纤维的结构163

5.4　碳纤维的性能167

5.4.1 商业碳纤维的性能对比167

5.4.2　碳纤维强度的测试方法169

5.4.3　碳纤维强度的尺寸效应169

5.4.3.1 长度效应169

5.4.3.2 直径效应170

5.5　预氧丝的应用171

5.6　碳纤维的应用172

5.6.1 概论172

5.6.2 在医疗器械方面的应用175

5.6.3 在风力发电方面的应用175

5.6.4　在天然气罐方面的应用175

5.6.5 在土木建筑方面的应用176

5.6.6 在环保污水处理方面的应用177

5.6.7　在机械工业方面的应用177

5.6.8　在交通运输方面的应用178

5.6.9　在航空航天方面的应用178

5.6.10 对聚丙烯腈基碳纤维应用增长趋势的展望178

参考文献180

第六章　活性碳纤维181

6.1　概述181

6.2　活性碳纤维的发展过程182

6.3　聚丙烯腈基活性碳纤维的生产原理182

6.4　活性碳纤维的结构性能与应用185

6.5　活性碳纤维发展趋势187

参考文献189