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《中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集——主题E:高分子理论计算模拟》2017年
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聚丙烯腈基碳纤维环化反应机理的研究

石逯迪  施志军  刘会超  赵勇  王明良  朱才镇  徐坚  
【摘要】:聚丙烯腈基碳纤维具有模量高、耐腐蚀性好等优良性能。在航空航天、汽车工业、医疗器械等领域均有广泛的应用。PAN的环化反应对碳纤维的质量影响巨大,在开展相关实验的基础上,本文对PAN环化反应的反应机理进行量子化的计算和研究。本文基于第一性原理,采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP泛函,在6-31+G(d,p)基组水平上,综合运用构型优化、能量计算、频率分析、反应路径分析等手段,对聚丙烯腈基碳纤维环化反应机理进行了量子化学研究。研究发现,自由基第一步初始环化反应能垒为17.52 kcal·mol~(-1)。第二步环化反应能垒更低,只有8.86kcal·mol~(-1),说明只要环化一旦引发,后面的环化速度将会非常快,短时间内放热量大,使得反应不可控,容易碳化,影响碳纤维的品质。本文结合计算在PAN聚合过程中引入单体1,单体2,测试表明引入第二单体后,其反应过程中放热温度区间变大,集中放热得到明显改善。
【作者单位】:深圳大学 中国科学院化学研究所
【分类号】:TQ342.742

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