硼系催化劑改性制備聚丙烯腈基高強(qiáng)高模碳纖維的開題報(bào)告

硼系催化劑改性制備聚丙烯腈基高強(qiáng)高模碳纖維的開題報(bào)告一、研究背景隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，對(duì)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(qiáng)、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(shí)市場(chǎng)上的碳纖維往往和進(jìn)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(shì)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(jìn)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(duì)較低，且制備工藝簡(jiǎn)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?jī)?nèi)容本研究采用硼系催化劑作為改性劑，通過撥動(dòng)磁力攪拌改性聚丙烯腈纖維，制備高強(qiáng)高模的碳纖維。具體研究?jī)?nèi)容如下：1.硼系催化劑的選擇和制備通過對(duì)已知的硼系催化劑進(jìn)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(jìn)行撥動(dòng)磁力攪拌改性，研究改性劑對(duì)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(jìn)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(shí)間的影響，得到優(yōu)化的碳化條件，最終獲得高強(qiáng)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(qiáng)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(duì)已知催化劑進(jìn)行改進(jìn)，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(dòng)磁力攪拌改性，得到改性纖維，并對(duì)改性纖維進(jìn)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(jìn)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(duì)碳纖維進(jìn)行性能測(cè)試：對(duì)獲得的碳纖維進(jìn)行物理-力學(xué)性能測(cè)試，如彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、拉伸強(qiáng)度、拉伸模量等。五、論文結(jié)構(gòu)安排本研究開題報(bào)告的論文結(jié)構(gòu)安排主要包括以下部分：1.引言：對(duì)碳纖維的應(yīng)用背景和現(xiàn)狀進(jìn)行介紹；2.文獻(xiàn)綜述：對(duì)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(jìn)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(dòng)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(cè)試：介紹碳纖維