电子束辐照对聚丙烯腈纤维皮芯结构及其热化学性能的影响OA

本研究通过集成同步辐射微聚焦广角X射线散射、原位显微红外光谱及广角X射线散射等多尺度表征技术,首次系统揭示了电子束辐照对聚丙烯腈(PAN)前驱体纤维径向异质结构的皮层选择性作用机制。研究证实,辐照与未辐照PAN纤维均呈现显著的皮芯结构,皮层中(100)晶面的结晶度、晶体尺寸及取向度均高于芯层;随着吸收剂量的增加,皮层结晶度下降,晶粒尺寸缩小,取向度略微降低,而晶面间距几乎保持不变,芯层结构参数则变化甚微。这种皮芯结构之间的差异化演变可在一定程度上提升氧气扩散效率,为改善PAN纤维预氧化进程的均匀性奠定基础。进一步研究发现,辐照与热处理存在协同效应,200 kGy为最佳环化率吸收剂量,温度250℃下反应程度可达62%;而500 kGy为最佳碳收率辐照吸收剂量,1000℃下碳产率可达50.5%(相比于未辐照样品增幅12.25%)。通过合理调控辐照条件可优化PAN纤维的预氧化与碳化过程,为制备高性能PAN基碳纤维提供了新的实验依据。