合成纤维工业，2023,46(1):8CHINASYNTHETICHBERINDUSTRY研究与开发大丝束睛纶的表面改性及其热环化行为研究郭梅▽，钟俊俊2,钱鑫2**,张永刚彳,宫浩婷李春洁1，2收稿日期：2022-07-22；修改稿收到日期:2022-12-15。作者简介:郭梅(1996-)，女，硕士研究生，主要从事低成本睛纶基碳纤维的研发oE-mail:guomei@nimte.ac.cno*通信联系人oE-mail：qx3023@nimte.ac.cno(1.宁波大学科教融合学院，浙江宁波315211；2.中国科学院宁波材料技术与工程研究所碳纤维制备技术国家工程实验室，浙江宁波315201)摘要:为降低聚丙烯睛(PAN)基碳纤维生产成本,采用低成本大丝束睛纶作为前驱体，利用单宁酸的活性基团轻基对大丝束睛纶进行表面改性，制得单宁酸改性大丝束睛纶预氧化丝,研究了预氧化阶段大丝束睛纶的热环化行为。结果表明:经单宁酸溶液处理后,大丝束睛纶环化反应的起始温度从275t降至200t,从原来自由基聚合困难的反应转化为相对简单的离子聚合反应;改性大丝束睛纶经预氧化后氧元素质量分数从15.03%提升到27.43%，单宁酸改性显著促进了大丝束睛纶的氧化反应;改性大丝束睛纶经预氧化后体密度达到1.3746g/cn?，满足后续碳化处理对纤维的结构要求,从而为后续大丝束睛纶基碳纤维制备奠定基础。关键词：聚丙烯睛纤维碳纤维大丝束睛纶活性基团环化反应改性中图分类号:TQ342+.31文献标识码:A文章编号:1001-0041(2023)01-0008-07根据原料来源,碳纤维可以分为沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维和聚丙烯睛(PAN)基碳纤维,其中PAN碳纤维占碳纤维市场的90%以上。PAN基碳纤维性能优异，具有高强度、高模量、低密度、耐腐蚀、在非氧化环境下耐高温、耐疲劳性等特点，已经广泛应用于航空航天、国防、医疗设备和体育用品等领域⑴。但总体而言,PAN基碳纤维仍存在价格高昂的问题，尤其是在其成本构成中，其前驱体PAN原丝成本达到了50%以上⑵，高昂的成本极大限制了碳纤维在汽车、风电等工业领域应用。如何有效降低碳纤维的生产成本成为碳纤维行业亟待解决的重要课题。由于PAN原丝成本在碳纤维成本中占比超过一半，因此，从前驱体纤维着手降低碳纤维的成本成为研发低成本碳纤维的主要途径之一，如国内外正在研发以低成本木质素或聚乙烯取代传统的PAN原丝来降低碳纤维的成本，然而，这些替代材料仍然面临着一些严峻的挑战，例如，木质素基碳纤维的力学性能过低,无法满足结构应用要求;虽然甘油价格低廉,而且很容易获得,但甘油直接氨氧化生产丙烯睛(ACN)的经济性仍有待商榷⑶；聚乙烯在碳化...
