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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