1. 研究目的与意义
从碳纤维材料的制备过程来看，主要包括纤维纺丝、热稳定化（粘胶纤维称作热处理）、碳化、石墨化等4个工艺过程，热处理过程即是在高温（200-250℃）、一定环境气氛条件下对纤维进行热氧化处理，得到耐热和不熔的纤维，热处理纤维的化学组成和结构性质决定着碳纤维终产品的结构和性能。若纤维原料在热处理过程中羟基基团脱水不充分，必然会导致大量热解副产物左旋葡萄糖和焦油的生成，不仅降低碳收率，而且对纤维造成严重污染，导致单纤维之间产生粘连（并丝），经高温碳化后纤维变硬发脆以致断丝，最终无法成功制备碳纤维。如何加速和强化纤维脱水反应，有效地抑制副产物左旋葡萄糖和焦油的生成是本项目碳纤维成功制备的一项关键技术。
无机催化剂可加速竹纤维在热处理过程中羟基基团的脱水反应，但无机酸催化剂在某种程度上会对纤维造成损伤，从而影响碳纤维的性能，而有机硅化物是一种优良的表面活性剂，在一定程度上可对纤维表面起到修复作用，提高纤维柔韧性。若能将无机酸对纤维的脱水和有机硅对纤维的修复作用结合起来，使之既可以提高热处理纤维的耐热性能，又可以减少纤维表面缺陷，则可为后期高温炭化处理提供高质量的热处理纤维。
本课题拟采用无机/有机硅复合催化剂对竹材纤维素及竹基粘胶纤维进行预浸渍处理，对预浸渍处理前后其热解性能进行分析研究，通过对竹纤维素和竹基粘胶纤维热行为的对比分析，揭示竹基粘胶纤维的热解机理。
2. 国内外研究现状分析
碳纤维具有低密度、高强度、高模量，耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、耐疲劳，导电导热性好等特点，因此广泛应用在航空、油田、纺织、化工、机械等领域。
在聚丙烯睛(pan)基碳纤维的制造过程中，预氧化处理是关键步骤，其结构转变在极大程度上决定着最终碳纤维的结构和性能。
由于预氧化过程是剧烈的结构转变时期，极易产生缺陷，导致碳纤维力学性能的下降。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容： 1）无机/有机硅浓度对竹材纤维素热解性能的影响 2）无机/有机硅浓度对竹基粘胶纤维热解性能的影响 3）阳离子表面活性剂处理对上述预浸渍处理纤维修复效果的研究 4）通过TG、XRD、FTIR等现代分析手段分析竹基粘胶纤维的热解机理
研究计划： 1）第1~3周，对竹材纤维素及竹基粘胶纤维进行预浸渍处理 2）第4~8周，对预浸渍处理前后其热解性能进行分析研究 3）第5~12周，整理数据资料，初步完成论文 4）第13~16周，完成论文撰写，制作PPT
4. 研究创新点
对纤维进行热氧化处理，得到耐热和不熔的纤维，热处理纤维的化学组成和结构性质决定着碳纤维终产品的结构和性能。
将无机酸对纤维的脱水和有机硅对纤维的修复作用结合起来，使之既可以提高热处理纤维的耐热性能，又可以减少纤维表面缺陷，则可为后期高温炭化处理提供高质量的热处理纤维。
