硼系催化劑改性制備聚丙烯腈基高強高模碳纖維的開題報告

硼系催化劑改性制備聚丙烯腈基高強高模碳纖維的開題報告一、研究背景隨著工業(yè)化進程的加快，對高性能材料的需求也越來越大。而碳纖維作為一種高性能材料，具有輕質(zhì)、高強、高模、抗腐蝕等多種優(yōu)異性能，因此在航空、航天、汽車、體育器材等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，當(dāng)前碳纖維的制備成本較高，同時市場上的碳纖維往往和進口品質(zhì)相比存在一定差距，因此研究開發(fā)高性能的碳纖維制備技術(shù)勢在必行。目前，制備碳纖維主要有濕法和干法兩種方法。其中，濕法主要是采用聚丙烯腈作為原料，在高濃度氫氧化鈉等劑的作用下制備成纖維，再進行熱加工得到碳纖維。而干法主要是使用高分子材料預(yù)浸漬樹脂或者既有聚合物又有炭化物的前驅(qū)體，再經(jīng)過熱處理得到碳纖維。然而，采用濕法制備碳纖維成本相對較低，且制備工藝簡單，因此濕法制備碳纖維的研究一直受到廣泛關(guān)注。二、研究內(nèi)容本研究采用硼系催化劑作為改性劑，通過撥動磁力攪拌改性聚丙烯腈纖維，制備高強高模的碳纖維。具體研究內(nèi)容如下：1.硼系催化劑的選擇和制備通過對已知的硼系催化劑進行篩選和優(yōu)化，選擇合適的催化劑，制備高效的硼系催化劑。2.改性聚丙烯腈纖維的制備采用不同濃度的硼系催化劑溶液進行撥動磁力攪拌改性，研究改性劑對聚丙烯腈纖維結(jié)構(gòu)、熱性能和力學(xué)性能的影響，得到合適的改性條件。3.碳化處理的制備將改性聚丙烯腈纖維進行熱解，得到高品質(zhì)碳纖維。通過考察不同碳化溫度和不同碳化時間的影響，得到優(yōu)化的碳化條件，最終獲得高強高模的碳纖維。三、研究意義通過使用硼系催化劑改性聚丙烯腈纖維制備高強高模的碳纖維，并通過考察影響因素得到優(yōu)化的制備工藝，不僅能夠提高碳纖維的性能，還能降低其制備成本，有望在航空、航天、汽車、體育器材等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。四、研究方法1.硼系催化劑的制備：采用經(jīng)典化學(xué)合成方法，通過對已知催化劑進行改進，得到高效的硼系催化劑。2.改性聚丙烯腈纖維的制備：采用聚丙烯腈纖維作為原料，通過撥動磁力攪拌改性，得到改性纖維，并對改性纖維進行結(jié)構(gòu)、熱性能和力學(xué)性能分析。3.碳化處理的制備：將改性纖維進行熱解制備碳纖維，并通過考察不同碳化條件的影響，得到最優(yōu)的制備條件。4.對碳纖維進行性能測試：對獲得的碳纖維進行物理-力學(xué)性能測試，如彎曲強度、彎曲模量、拉伸強度、拉伸模量等。五、論文結(jié)構(gòu)安排本研究開題報告的論文結(jié)構(gòu)安排主要包括以下部分：1.引言：對碳纖維的應(yīng)用背景和現(xiàn)狀進行介紹；2.文獻綜述：對硼系催化劑改性和聚丙烯腈纖維改性制備碳纖維的研究現(xiàn)狀進行梳理；3.硼系催化劑的制備：介紹硼系催化劑的制備方法；4.改性聚丙烯腈纖維的制備：介紹撥動磁力攪拌改性的方法和改性后聚丙烯腈纖維的結(jié)構(gòu)、熱性能和力學(xué)性能分析；5.碳化處理的制備：介紹碳化處理的方法和得到最優(yōu)制備條件的影響因素分析；6.碳纖維的制備和性能測試：介紹碳纖維