南京林業大學蔣少華&江西師范大學侯豪情Mater. Today Commun.：預氧化對單根電紡聚

DOI: 10.1016/j.mtcomm.2021.102069

高性能氧化聚丙烯腈（oPAN）納米纖維是制備高性能碳納米纖維的關鍵。在這項工作中，通過共聚合、靜電紡絲和預氧化制備了具有不同氧化溫度的單根電紡oPAN納米纖維。通過FT-IR、熱重分析（TGA）、差示掃描量熱法（DSC）和微拉伸試驗全面研究了預氧化溫度對化學結構演變和力學性能的影響。結果表明，最佳的預氧化溫度為210℃，在該溫度下其環化率可達到96％。在此溫度下，單根oPAN210電紡納米纖維具有最佳的力學性能，其拉伸強度、模量和韌性分別為1690MPa、52.3GPa和260J/g。這項研究對制備高性能電紡oPAN納米纖維以及進一步制備高性能電紡碳納米纖維具有重要的指導意義。

圖1.合成coPAN（a），收集單根coPAN納米纖維（b），預氧化（c），直徑測定（d）和單根纖維拉伸試驗（e）的示意圖。

圖2.在不同預氧化溫度下，電紡coPAN納米纖維及其氧化樣品的FT-IR光譜（a）和相應的環化度（b）。

圖3.在不同預氧化溫度下，電紡coPAN納米纖維及其氧化樣品的DSC（a）和TGA（b）曲線。

圖4.在不同預氧化溫度下，單根電紡coPAN納米纖維的典型應力-應變曲線和相應的力學性能。

圖5.不同單根電紡納米纖維的拉伸強度與拉伸模量的阿什比圖。