硼系催化剂改性制备聚丙烯腈基高强高模碳纤维的开题报告.docx

硼系催化剂改性制备聚丙烯腈基高强高模碳纤维的开题报告
一、研究背景
随着工业化进程的加快，对高性能材料的需求也越来越大。而碳纤维作为一种高性能材料，具有轻质、高强、高模、抗腐蚀等多种优异性能，因此在航空、航天、汽车、体育器材等领域得到了广泛的应用。然而，当前碳纤维的制备成本较高，同时市场上的碳纤维往往和进口品质相比存在一定差距，因此研究开发高性能的碳纤维制备技术势在必行。
目前，制备碳纤维主要有湿法和干法两种方法。其中，湿法主要是采用聚丙烯腈作为原料，在高浓度氢氧化钠等剂的作用下制备成纤维，再进行热加工得到碳纤维。而干法主要是使用高分子材料预浸渍树脂或者既有聚合物又有炭化物的前驱体，再经过热处理得到碳纤维。然而，采用湿法制备碳纤维成本相对较低，且制备工艺简单，因此湿法制备碳纤维的研究一直受到广泛关注。
二、研究内容
本研究采用硼系催化剂作为改性剂，通过拨动磁力搅拌改性聚丙烯腈纤维，制备高强高模的碳纤维。具体研究内容如下：
1.硼系催化剂的选择和制备
通过对已知的硼系催化剂进行筛选和优化，选择合适的催化剂，制备高效的硼系催化剂。
2.改性聚丙烯腈纤维的制备
采用不同浓度的硼系催化剂溶液进行拨动磁力搅拌改性，研究改性剂对聚丙烯腈纤维结构、热性能和力学性能的影响，得到合适的改性条件。
3.碳化处理的制备
将改性聚丙烯腈纤维进行热解，得到高品质碳纤维。通过考察不同碳化温度和不同碳化时间的影响，得到优化的碳化条件，最终获得高强高模的碳纤维。
三、研究意义
通过使用硼系催化剂改性聚丙烯腈纤维制备高强高模的碳纤维，并通过考察影响因素得到优化的制备工艺，不仅能够提高碳纤维的性能，还能降低其制备成本，有望在航空、航天、汽车、体育器材等领域得到广泛的应用。
四、研究方法
1.硼系催化剂的制备：采用经典化学合成方法，通过对已知催化剂进行改进，得到高效的硼系催化剂。
2.改性聚丙烯腈纤维的制备：采用聚丙烯腈纤维作为原料，通过拨动磁力搅拌改性，得到改性纤维，并对改性纤维进行结构、热性能和力学性能分析。
3.碳化处理的制备：将改性纤维进行热解制备碳纤维，并通过考察不同碳化条件的影响，得到最优的制备条件。
4.对碳纤维进行性能测试：对获得的碳纤维进行物理-力学性能测试，如弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量等。
五、论文结构安排
本研究开题报告的论文结构安排主要包括以下部分：
1.引言：对碳纤维的应用背景和现状进行介绍；
2.文献综述：对硼系催化剂改性和聚丙烯腈纤维改性制备碳纤维的研究现状进行梳理；
3.硼系催化剂的制备：介绍硼系催化剂的制备方法；
4.改性聚丙烯腈纤维的制备：介绍拨动磁力搅拌改性的方法和改性后聚丙烯腈纤维的结构、热性能和力学性能分析；
5.碳化处理的制备：介绍碳化处理的方法和得到最优制备条件的影响因素分析；
6.碳纤维的制备和性能测试：介绍碳纤维的制备方法和物理-力学性能测试结果；
7.结论：总结本研究的主要工作及发现；
8.参考文献：列举本研究中所引用的相关文献。