木質素-丙烯腈共聚物原絲

碳纖維是一種(zhǒng)強度大、密度小、耐腐蝕、耐老化、耐高船拿溫和易導電的新型纖維狀碳素材料，作為先進(jìn)複合材料最重要的增強體，被喝微(bèi)廣泛應用于航空、航天以及高端要費體育休閑用品等領域。

但是，目前市場上90%以上的碳纖維都(dōu)是以美男聚丙烯腈（PAN）為原料生産的。知雪PAN來源于不可再生的化石資源，價格較高且經(jīng)常受到(dào)國(學飛guó)際原油價格波動的影響，導緻碳黃金纖維生産成(chéng)本居高不下、照高應用範圍受到(dào)極大的限制。利用可再生的生物質資源開(k銀可āi)發(fā)碳纖維有望解決目唱睡前PAN基碳纖維價格過(guò)高、應用受限的問題。

木質素是自然界中含量最豐富的天然芳香族高分子，是一種(zhǒng)可再生的綠匠熱色材料。其作為制漿造紙工業的主要副産個飛物，每年僅造紙業提供的木質素就(jiù)超過(guò)了2500萬t，理煙産量巨大，成(chéng)本低廉，但是至今未謝去能(néng)得到(dào)有效利用。木質素含有豐富的碳元素和時時具有較高的碳化收率，是制備碳纖維的理想原料。以站事木質素為原料生産碳纖維，不僅有去議利于實現木質素的高值化利用，充分利用可再生資源電長和保護生态環境，而且還(hái)有利于碳纖維的可持續發(fā)展，減輕器煙其對(duì)化石資源的依賴。

但是，木質素基碳纖維的研究與開(k離員āi)發(fā)目前仍然面(miàn)臨著(zhe)許多挑戰，木質素是一歌綠種(zhǒng)三維網狀的無定型聚合物，分子量較低且分布多近很寬，在紡絲過(guò)程中難以承受較大的牽伸張力，通常隻能(néng)制身醫得直徑較粗、取向(xiàng)較低的木質素原絲我報，自身紡絲成(chéng)形極其困難。如何滿足碳纖年話維制備的“三高”（高純度、高分子量和高碳含量）要器司求是應用木質素原料的最大挑戰。

近日，中國(guó)科學(xué)院甯波材料技術與工程黃船研究所特種(zhǒng)纖維團隊采用酯化和自由基共聚兩(liǎng)步法改服近性技術制備了一種(zhǒng)具有良好(hǎo)可紡性和熱穩定性的木是睡質素-丙烯腈共聚物。

木質素-丙烯腈共聚物基碳纖維SEM掃描圖

采用該共聚物和濕法紡絲工藝制得高質量的連續原絲，經(jīng)熱區冷穩定化和炭化處理後(hòu)，制得結構說劇緻密的碳纖維，為高效利用木質素和進(分慢jìn)一步提高碳纖維的力學(xué)性能(néng)奠定了重煙報要基礎。

該工作的部分研究結果已發(fā地事)表在ACS Sustainable Chem. E來有ng.（2016, doi: 1紅海0.1021/acssuschemeng.5b中山01442）、J. Mater. Sci.（2017, doi:10.100得喝7/s10853-017-0977-x）等期刊上，更多研究結果陸續整理發(中討fā)表中。而且該項目還(hái)得到(dào)了國(gu中內ó)家自然科學(xué)基金（21404111）和國(gu房森ó)家重點研發(fā)計劃“新能(nén也在g)源汽車專項”（2016YFB01017開個02）等項目基金支持。