国产PAN预氧丝环化度定量研究：X0/L方法的验证

本文主要探讨了PAN预氧丝环化程度的严格定量表征方法，由高宇、高忠民等人合作完成，他们以国产硝酸一步法制备的PAN原丝为研究对象，采用了恒温定长技术来制备预氧丝。研究团队利用日本理学D/max－2500/PC X射线衍射仪对预氧丝的长周期多层结构进行了深入分析。 实验结果显示，通过长周期X射线小角衍射技术，预氧丝的长周期长度L被确定为11.7纳米。随着预氧时间的延长，从20分钟增加到210分钟，预氧丝中环化结构相的体积分数X0/L相应地从7.9%增加到86.5%，显示出明显的环化过程。对比广角X射线法测得的环化指数AI，预氧丝的环化程度通过X0/L定量表征更加精确。 研究指出，预氧丝中的长周期层状结构源于PAN原丝原有的有序-无序双向结构，这支持了Gapta和Hamson等人关于预氧化过程中双向结构中层状逐步推进的模型。这表明环化程度不仅影响预氧丝的结构稳定性，还直接影响其后续炭化过程中的性能表现。 然而，过度环化并非总是有益的，因为它会导致氧含量增加，增加炭化过程中的裂解，从而降低炭化收率和产生大量微孔。因此，对预氧丝环化程度的严格定量表征是预氧化理论和工程实践中的关键，而目前的方法如X射线衍射虽然常用，但仍有改进的空间，如本文所述的X0/L指标提供了一种更为准确的评估手段。 总结来说，本文的工作不仅提供了新的定量表征PAN预氧丝环化程度的方法，还揭示了预氧过程中的结构转变机制，这对于优化预氧化工艺和提升炭纤维性能具有重要意义。通过这种方法，科研人员可以更精确地控制预氧丝的环化程度，以达到最佳的炭化效果。