基于FT-IR的木质碳纤维原丝固化增强机理的研究

林产化学与工业 ›› 2012, Vol. 32 ›› Issue (5): 19-23.

基于FT-IR的木质碳纤维原丝固化增强机理的研究

马晓军, 刘辛燕

天津科技大学包装与印刷工程学院, 天津 300222

收稿日期:2011-11-14 修回日期:1900-01-01 出版日期:2012-10-30 发布日期:2012-10-30

Enhancement Mechanism of Wood-based Carbon Fiber Precursors during Curing by FT-IR Analysis

MA Xiao-jun, LIU Xin-yan

College of Packaging & Printing Engineering,Tianjin University of Science & Technology, Tianjin 300222, China

Received:2011-11-14 Revised:1900-01-01 Online:2012-10-30 Published:2012-10-30

摘要/Abstract

摘要： 以甲醛为固化剂,盐酸为催化剂,固化处理木材液化物初纺纤维后得到木质碳纤维原丝。利用FT-IR考察了盐酸浓度、固化时间、升温速率对固化后木质碳纤维原丝化学结构变化的影响,并分析了原丝的固化增强机理。结果表明:随盐酸浓度和固化时间的增加,原丝1610~1510、1455、900~650 cm^-1 处吸收峰强度都逐渐降低;随升温速率的增加,原丝3423、 2925 cm^-1 处吸收峰逐渐减弱,1610~1510、 1454 cm^-1 处吸收峰强度先减弱后增强, 1101、900~650 cm^-1 处吸收峰强度却明显增加。固化过程中原丝结构上的芳环与固化液中的⁺CH₂OH离子发生的交联反应,以及酚羟基之间、酚羟基与固化液中⁺CH₂OH离子之间发生的脱水缩合反应,促使了原丝内部网状交联结构的形成,提高了原丝的强度。

关键词: FT-IR, 木质碳纤维原丝, 固化, 增强机理

Abstract: Cross-linked reactions of wood-based carbon fiber precursors are performed using formalin as curing agent and hydrochloric acid as catalyst. The changes of chemical groups of precursors are investigated using FT-IR under the conditions of various hydrochloric acid concentration, curing time and heating rate. The enhancement mechanism of precursors during curing are analyzed. The results show that the intensities of absorption peaks at 1610-1510, 1455 and 900-650 cm^-1 increase and then slowly reduce with increasing hydrochloric acid concentration and curing time. With the increase of heating rate, the bands at 3423 and 2925 cm^-1 gradually weaken. The bands 1610-1510 and 1454 cm^-1 decrease and then increase, and the bands at 1101 and 900-650 cm^-1 visibly increase. The aromatic ring and the phenolic hydroxyl group of precursors react with ⁺CH₂OH in curing solution, and the dehydration condensation reaction occurs between the phenolic hydroxyl groups. This contributes to restrict three-dimensional network in the material and enhances the mechanical properties of the precursors.

Key words: FT-IR, wood-based carbon fiber precursors, curing, enhancement mechanism

中图分类号:

马晓军;刘辛燕. 基于FT-IR的木质碳纤维原丝固化增强机理的研究[J]. 林产化学与工业, 2012, 32(5): 19-23.

MA Xiao-jun;LIU Xin-yan. Enhancement Mechanism of Wood-based Carbon Fiber Precursors during Curing by FT-IR Analysis[J]. , 2012, 32(5): 19-23.

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