磁场条件对PAN原丝预氧化与炭化过程的影响及机理研究

聚丙烯腈（PAN）基碳纤维（CF）在航空航天、国防军工等领域扮演着愈来愈重要的角色。提高CF性能的研究主要集中在合成高规整度PAN及改进其纺丝工艺上，而PAN原丝的预氧化和炭化过程同样是制备高性能CF的关键环节。近年来，通过外加物理场对PAN原丝预氧化与炭化过程进行调控受到研究者的关注，成为CF高性能化的又一重要途径。.本项目拟通过在PAN原丝的预氧化和炭化过程中引入磁场(恒定和交变)，促进分子链及基团取向，增加交联反应、提高结晶取向度以及降低CF表面缺陷，从而提高CF拉伸强度，系统研究外加磁场的在线添加方式、作用参数等对PAN原丝预氧化和炭化过程中基团结构、取向度、纤维密度、微观形貌、表面缺陷、孔隙率和综合力学性能的影响及规律，分析总结其形成机理，建立磁场条件下PAN原丝预氧化和炭化新工艺，为高性能CF的制备提供可借鉴的新方法和新途径。

本研究主要针对目前国产PAN基碳纤维性能不佳的情况展开研究，采用不同强磁场条件对PAN原丝纤维、PAN预氧化纤维分别进行了处理，并将其分别制备为碳纤维。研究发现，强磁场能够有效提高PAN原丝纤维和PAN预氧化纤维取向结构，改善其微观结构，从而提高碳纤维的性能。