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聚丙烯腈基碳纳米纤维膜的制备及性能

时间:2018-07-06 19:26来源:毕业论文
采用静电纺丝和烧结技术制备PAN基碳纳米纤维膜。通过光学显微镜、SEM、TGA、DTA、FTIR、Raman、XRD、电子万能拉力试验机和接触角测量仪等对纤维膜的形貌结构、热稳定性、拉伸强度和浸

摘要本文采用静电纺丝和烧结技术制备PAN基碳纳米纤维膜。通过光学显微镜、SEM、TGA、DTA、FTIR、Raman、XRD、电子万能拉力试验机和接触角测量仪等对纤维膜的形貌结构、热稳定性、拉伸强度和浸润性进行了表征。当使用的PAN重均分子量为53000时,浓度14%,黏度1160 mPa.s,流速0.1 mL/h~0.9 mL/h,电场强度1.2 kV/cm~1.6 kV/cm时得到的PAN纤维膜可纺性较好。优化的预氧化工艺参数为预氧化温度290 ℃,升温速率3 ℃/min,气体氛围为空气。通过SEM探究了预氧膜和碳化膜的形貌和结构。采用TGA-DTA、FTIR、Raman和XRD表征碳化膜所含基团和结构特征,当碳化温度越高时,结构越致密有序。通过电子万能拉力机证实PAN基碳纤维膜存在各向异性。PAN原纤膜、预氧膜和碳化膜都具有疏水性及存在差异。25364
关键词  聚丙烯腈 静电纺丝 碳纳米纤维膜 预氧化 碳化
毕业论文设计说明书外文摘要
Title    The Preparation and Properties of PAN-based Carbon Nanofiber Membranes                                               
Abstract
In this paper, making PAN-based carbon nanofiber membrane via electrospinning and sintered. Researching  the structure , thermal stability, tensile strength and  wettability of the microstructure fiber membranes by optical microscope, scanning electron microscopy(SEM), thermo-gravimetric analysis(TGA), Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR),Raman spectra, X-ray diffraction (XRD),electronic universal testing machine and contact angle meter. PAN with 53000 weight-average molecular weight can get a good spinning result,when control concentration of about 14%, viscosity of 1160 mPa.s, flow rate of 0.1 mL/h~0.9 mL/h, the electric field intensity of 1.2 kV/cm~1.6 kV/cm.The optional parameters of pre-oxidation process is temperature of 290 ℃, heating rate of 3 ℃/min, atmosphere with air gas. Exploring the surface morphology and size of the pre-oxide film and a carbon film by SEM .Using TGA-DTA, FTIR, Raman and XRD to research the group and structural features,and the higher carbonization temperature can get the more compact    structure. Electronic universal testing machine measures the longitudinal and transverse tensile strength of PAN-based carbon fiber membrane, and existence of anisotropy can be confirmed. Contact angle test get a result of hydrophobic from PAN fibril film, pre-oxygen film and carbon film ,and there are some difficulties between them. 源¥自%六:维;论-文'网=www.lwfree.cn
Keywords  polyacrylonitrile  electrospinning  carbon nanofiber membrane pre-oxidized  carbonized
 目   次
1  引言 1
1.1  纳米纤维1
1.2  静电纺丝1
1.3  聚丙烯腈纳米纤维的研究2
1.4  论文研究目的、方法及内容3
2  实验部分4
2.1  实验原料与仪器 4
2.2  PAN基碳纳米纤维膜的制备4
2.3 表征与测试 6
3  碳纳米纤维膜的制备及结构-性能研究8
3.1  可纺性探究 8
3.2  预氧化分析 11
3.3  碳化分析 17
3.4  拉伸强度分析 22
3.5  浸润性分析 23
结论  26
致谢  27
参考文献28
1  引言
1.1  纳米纤维
纳米纤维是定义为直径在1 nm~100 nm的纤维。但是,当直径为几百纳米的具有纳米纤维典型特征的纤维,也可称其为纳米纤维 [1]。
纳米纤维在各方面都得到了广泛的应用,这也对纳米纤维的性能有着更高的要求,同时,由于纳米纤维的制备技术得到了提高,使得纳米纤维的新品种不断出现。 聚丙烯腈基碳纳米纤维膜的制备及性能:http://www.lwfree.cn/huaxue/20180706/19109.html
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