同步辐射小角散射法原位研究PAN原丝预氧化过程

聚丙烯腈（PAN）基碳纤维因其优异性能而成为材料科学和产业界的研究热点。在PAN基碳纤维的生产过程中，预氧化处理是关键步骤之一，在此阶段会形成碳片层结构和孔隙结构的雏形，并制约着最终碳纤维的结构和性能。本项目拟以先进同步辐射为平台，发展PAN原丝预氧化过程原位动态SR-SAXS测试技术和数据解析方法，结合其它表征方法，考察温度、张力及气氛对PAN原丝预氧化过程的影响，探索预氧化过程中体系结构演化特征与规律。

本项目针对聚丙烯腈基碳纤维原丝在预氧化过程中的结构表征和结构演变规律展开研究，研究了小角X射线散射技术，提高了测试精度；研究了原位小角X射线散射/广角X射线衍射同时测量技术，并实时测量了碳纤维原丝在预氧化过程中晶体结构和孔隙结构的变化规律；研究了小角X射线散射数据分析方法，并编制了相关程序；针对典型碳纤维原丝进行预氧化实验研究，阐明了原丝组分对预氧化反应的影响规律；研究了预氧化温度和张力对预氧丝晶体结构和孔隙结构的影响规律；研究了升温速率、预氧化不同阶段温度对预氧丝中环化序列长度的影响，揭示了预氧丝的结构控制机理。本项目的实施可为我国高性能碳纤维制备过程中的结构控制提供测试手段、数据解析方法以及基础理论支撑。