PAN纤维硼化法制备BCN纤维

发布时间：2018-06-18 05:10

  本文选题：聚丙烯腈(PAN)纤维 + 硼碳氮(BCN)纤维　； 参考：《国防科学技术大学》2011年硕士论文

【摘要】：BCN材料优异的性质和潜在的应用,引起了人们对BCN材料理论和实验方面的广泛关注。本文采用PAN原丝在不同气氛中不熔化与碳化,制备BCN实心纤维和BCN中空纤维,研究了热处理工艺条件、纤维形貌和气氛变换对制备BCN纤维的影响,并对所制备纤维的组成、结构及介电性能进行表征。 PAN预氧丝在BCl_3气氛中碳化后,纤维主要由B、C、N、O和微量H元素组成。在400℃通入BCl_3后,随着保温时间的延长,纤维中B含量逐渐提高。实心PAN预氧丝在BCl_3气氛中碳化后,BCl_3与裂解气氛中的HCN反应在纤维表面形成了BCN附着物,在纤维径向B含量由表及里逐渐降低,B元素主要以B-N键形式键合;中空PAN预氧丝在BCl_3气氛中碳化后表面较为光滑,有少量白色颗粒析出,纤维表面以B、C为主。 PAN原丝在BCl_3气氛中不熔化时,PAN原丝中的C≡N键与BCl_3发生反应,分子间形成了B-N结构而交联,从而实现纤维的不熔化。中空PAN原丝BCl_3气氛不熔化与碳化时,在230~290℃不熔化处理3小时,在400℃保温处理3小时后,纤维中B的质量分数达到了6.65%,纤维表面以B、C为主。与空气预氧化纤维相比,BCl_3交联纤维的碳化收率提高,裂解气氛中HCN有毒气体释放量显著减少。 PAN原丝在BCl_3/NH_3交替气氛不熔化后,由于B-N键梯度分布,纤维内外收缩不平衡,使纤维表面形成规则的凸起环节状结构,碳化后使纤维的直径由原丝的10μm增加到碳化后的13μm,建模分析结果与上述推断相吻合。施加张力时,由于牵伸作用,纤维直径降至9μm,没有形成凸起环节状。采用中空纤维即使不施加张力,由于孔隙率高,也不会形成凸起环节形状。XPS、FTIR、EDS分析表明有B-N键的生成。 与PAN预氧丝在N2气氛碳化相比,PAN预氧丝在BCl_3气氛中碳化,PAN原丝在BCl_3气氛中不熔化及碳化,PAN原丝在BCl_3/NH_3交替气氛中不熔化及碳化,所得纤维的电阻率呈数量级升高,从0.03Ω?cm升到0.36Ω?cm,1.46Ω?cm和26.2Ω?cm。纤维/石蜡复合材料的介电常数随之下降,尤其是虚部下降较多,中空纤维的介电常数实部与虚部均低于实心纤维,同样是虚部下降明显。
[Abstract]:BCN solid fiber and BCN hollow fiber were prepared by using PAN precursor without melting and carbonizing in different atmospheres . The effects of heat treatment process conditions , fiber morphology and atmosphere transformation on the preparation of BCN fibers were studied . The composition , structure and dielectric properties of the prepared fibers were characterized .

After carbonization of PAN pre - oxygen filament in BCl _ 3 atmosphere , the fiber mainly consists of B , C , N , O and trace H elements . After introducing BCl _ 3 at 400 鈩，

本文编号：2034245