硼硝化棉复合纤维的制备及其性能研究的中期报告.docx

硼硝化棉复合纤维的制备及其性能研究的中期报告
一、引言
硼硝化棉（NC）是一种具有优良性能的高能材料，广泛应用于航天、国防等领域。然而，NC材料存在一些问题，如易燃、低韧性和易水解等，这限制了其在某些领域的应用。为解决这些问题，研究人员开始研究NC与其他材料的复合，制备复合材料以提高NC材料的性能。
本文的研究工作是以硼硝化棉和聚丙烯腈（PAN）为主要研究对象，制备NC/PAN复合纤维，并研究其物理性能、机械性能和热稳定性能。
二、实验方法
1.实验材料及设备
硼硝化棉（NC）：自制，氢氧化钠、硝酸、磷酸、丙酮、丁醇等原料。
聚丙烯腈（PAN）：优级品，国药集团化学试剂有限公司。
电纺仪：TESCAEASYSPINES-50A
2.实验步骤
（1）制备NC/PAN复合纤维：
PAN溶液：将PAN溶于甲基亚砜（DMSO）中，制备成质量分数为12%的PAN溶液。
NC/PAN溶液：将NC粉末加入PAN溶液中，再加入适量的N,N-二甲基乙酰胺（DMF）混合，均匀搅拌。
电纺制备：将NC/PAN混合溶液装入电纺仪中，设置电压、流速和喷射距离等参数，开启电源制备NC/PAN复合纤维。
（2）物理性能测试：
断裂延伸率测试：采用万能材料试验机对NC/PAN纤维进行拉伸试验，记录最大载荷和断裂延伸率。
纤维直径测试：借助电子显微镜测量NC/PAN纤维平均直径。
（3）机械性能测试：
拉伸强度测试：采用万能材料试验机对NC/PAN复合纤维进行拉伸试验，记录最大载荷和拉伸强度。
（4）热稳定性能测试：
热重分析（TGA）：采用热重分析仪对NC/PAN复合纤维进行加热分析，记录不同温度下样品质量的变化情况。
三、结果与讨论
1.NC/PAN复合纤维的制备
通过电纺技术成功制备了NC/PAN复合纤维，并得到了较为均匀的纤维形态和尺寸。通过调整电纺仪的参数，可以改变纤维的尺寸和密度，进一步优化材料的性能。
2.NC/PAN复合纤维的物理性能
通过万能材料试验机对NC/PAN复合纤维进行拉伸试验，得到了最大载荷、断裂延伸率和拉伸强度等指标。结果表明，随着NC含量的增加，纤维的断裂延伸率和拉伸强度均有所降低；而纤维直径则随NC含量的增加呈现出先增加后降低的趋势。
3.NC/PAN复合纤维的热稳定性能
通过热重分析仪对NC/PAN复合纤维进行加热分析，得到了其热分解温度和热稳定性。结果显示，NC/PAN复合纤维的热分解温度随NC含量的增加有所提高，说明NC的加入可以提高纤维的热稳定性。
四、结论
本文以硼硝化棉和聚丙烯腈为主要研究对象，制备了NC/PAN复合纤维，并对其物理性能、机械性能和热稳定性能进行了研究。实验表明，NC/PAN复合纤维具有较好的拉伸强度和热稳定性，可以作为一种具有潜在应用前景的高性能材料。