Thermal analysis and melt spinnability of poly(acrylonitrile-co-methyl acrylate) and poly(acrylonitrile-co-dimethyl itaconate) copolymers

Rwei, Syang‐Peng; Way, Tun-Fun; Chiang, Whe-Yi; Tseng, Jen-Chun

doi:10.1177/0040517517703597

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“…The mobile phase was dimethylformamide with a feed volume of 20 μL; the temperature of the column temperature box was 50 °C; the detector was an RI with a flow rate of 1 mL/min, and the standard sample was polystyrene. PDI was calculated as follows P D I = M normalw M normaln where M w is the weight-averaged molecular weight, and M n is the number-averaged molecular weight.…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Study on the Morphologic and Flow State of Polyacrylonitrile Particles in a Microchannel Reactor

Wang,

Xin

2024

Ind. Eng. Chem. Res.

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In this work, acrylonitrile and methyl acrylate copolymer [P(AN−MA)] was prepared by mixed solvent precipitation in a millimeter-scale microchannel reactor. In the range of 30 × 10 4 −60 × 10 4 g/mol, P(AN−MA) is characterized by a controllable molecular weight and a narrow polydispersity index (<1.3). It was found that the composition of P(AN−MA) was controlled by the ratio of dimethyl sulfoxide (DMSO)/H 2 O of the mixed solvent. This resulted from the different solubilities of AN in various DMSO/H 2 O ratios of the mixed solvent, leading to the change of AN/MA involved in the polymerization. The content of MA in the P(AN−MA) increased with a higher H 2 O content in the mixed solvent. The polymerization process of P(AN−MA) in the microchannel reactor follows a tertiary granulation mechanism, as shown by the morphology of P(AN−MA) precipitated particles. In addition, the increase of H 2 O content in the mixed solvent is favorable to improving particle morphology. However, it is difficult to control the flow state of the particles in the pipeline with a high H 2 O content. Therefore, 60 wt % H 2 O content is the optimum process condition. On this basis, the sedimentation of particles on the reactor wall was reduced, and pipe clogging was significantly improved by process optimization.

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Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Study on the Morphologic and Flow State of Polyacrylonitrile Particles in a Microchannel Reactor

Wang,

Xin

2024

Ind. Eng. Chem. Res.

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“…A similar idea of using a comonomer facilitating cyclization was described in [ 80 , 82 , 83 ] as illustrated by ternary and binary copolymers of AN, MA, and dimethyl itaconate. Ternary copolymer with a content of AN of 80–90 mol.% forms a stable melt at temperatures of 175–210 °C, and the melt-spun white fiber is characterized by a tensile strength of 13.3–31.0 cN/tex and elongation at break of 10–30% [ 82 ].…”

Section: Chemical Approach To Reduction Of Melting Point: Selection O...mentioning

confidence: 97%

“…For copolymers with M n = 110–130 kg⋅mol −1 , Đ = 2.2–2.8, and MA content of 10–15 mol.%, melting is observed at 250 °C, but stability of the melt does not exceed 4 min. With an increase in temperature of 10 °C, the stability of the melt is lower, and cyclization is completed in about half an hour [ 80 ]. Melting of AN and MA copolymers of a lower MW (M n ~20 kg⋅mol −1 ) proceeds at temperatures of 200–210 °C, while the TOS lasts for about a day at 220 °C [ 81 ].…”

Section: Chemical Approach To Reduction Of Melting Point: Selection O...mentioning

confidence: 99%

“…The copolymer with the maximum content of dimethyl itaconate melts at 190 °C and copolymer with 10 mol.% of dimethylitaconate melts at 200 °C. The stability of the melt significantly decreased with a further increase in temperature due to the onset of the cyclization reaction [ 80 ]. The higher fusibility of the copolymers with dimethyl itaconate compared to the AN and MA copolymers can be explained by the large molar volume of the two side substituents of itaconate, which disrupts the regularity of the PAN chain.…”

Section: Chemical Approach To Reduction Of Melting Point: Selection O...mentioning

confidence: 99%

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Melt-Spinnable Polyacrylonitrile—An Alternative Carbon Fiber Precursor

et al. 2022

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The review summarizes recent advances in the production of carbon fiber precursors based on melt-spun acrylonitrile copolymers. Approaches to decrease the melting point of polyacrylonitrile and acrylonitrile copolymers are analyzed, including copolymerization with inert comonomers, plasticization by various solvents and additives, among them the eco-friendly ways to use the carbon dioxide and ionic liquids. The methods for preliminary modification of precursors that provides the thermal oxidative stabilization of the fibers without their melting and the reduction in the stabilization duration without the loss of the mechanical characteristics of the fibers are discussed. Special attention is paid to different ways of crosslinking by irradiation with different sources. Examples of the carbon fibers preparation from melt-processable acrylonitrile copolymers are considered in detail. A patent search was carried out and the information on the methods for producing carbon fibers from precursors based on melt-spun acrylonitrile copolymers are summarized.

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“…Com o intuito de modificar as propriedades da PAN homopolímero vários comonômeros tais como ácido acrílico (AA), ácido metacrílico (MAA), ácido itacônico (IA), acrilato de metila (MA) e metacrilato de metila (MMA) possuem registro de copolimerização com a acrilonitrila. O monômero de MA é geralmente usado industrialmente para a melhoria das propriedades de fiação por fusão de copolímeros de PAN, pois reduzem a interação entre os grupos nitrílicos, reduzem a energia de ativação, reduzem a formação de estruturas core-shell e aumentam a solubilidade [16].…”

Section: Introductionunclassified

Obtenção de nanofios de carbono a partir de copolímero de PAN eletrofiados para aplicação como supercapacitores

et al. 2021

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RESUMO Atualmente, existe uma demanda na busca por materiais com alta densidade de potência, longo ciclo de vida e baixo impacto ambiental que são em sua maioria utilizados para a produção de supercapacitores, sendo esses considerados fontes promissoras de energia para sistemas eletrônicos. Os tipos de materiais mais promissores para essa aplicação são os baseados em carbono, devido à sua flexibilidade, área superficial e boa estabilidade eletroquímica. Para a produção de materiais carbonosos, o principal precursor utilizado é a poliacrilonitrila (PAN) e suas variações a partir da adição de monômeros, como o acrilato de metila (MA). Geralmente, esses materiais são utilizados em formas de mantas, fios ou nanofibras produzidos a partir de processos de fiação e posteriormente carbonizados para gerar o material carbonáceo. Um dos processos de fiação que tem sido amplamente estudado para a obtenção de nanofibras de carbono é o processo de eletrofiação. Portanto, este trabalho apresenta os resultados obtidos do processo de carbonização de mantas eletrofiadas a partir de solução de PAN homopolímero (PANH) e PAN-co-acrilato de metila 6 % (PA6MA) com dimetilformamida (DMF) com o intuito de obter material para uso em supercapacitores. Os polímeros utilizados foram analisados por DSC para a obtenção dos valores relacionados a faixa de ciclização, sendo possível observar uma melhor estabilidade térmica relacionada as amostras de PAN6MA com faixa de temperatura de 240-312 °C e temperatura máxima do pico exotérmico de 292 °C. As mantas obtidas pelo processo de eletrofiação foram oxidadas a 235°C por 5min e carbonizadas a 900 °C por 5 min. As mantas obtidas, antes e após o processo de carbonização, foram analisadas por MEV apresentando fibras de superfície lisa, dispersas aleatoriamente e de dimensões nanométricas, sendo os valores de diâmetro aproximado de 219 nm para as nanofibras de carbono de PANH (NfcPANH) e 185 nm para as nanofibras de carbono de PAN6MA (NfcPAN6MA). As mantas carbonizadas foram analisadas pela técnica RAMAN e foi possível a obtenção de dados referentes a estrutura carbônica presente nas amostras, onde os valores obtidos demonstraram que as amostras de NfcPAN6MA apresentaram menor valor de grau de cristalinidade medida a partir da relação entre as bandas D e G conhecido como fator ID/IG, sendo o valor obtido igual a 1,06 para as NfcPNA6MA e 1,24 para as NfcPANH, isso demonstra uma maior presença de estruturas grafíticas cristalinas quando comparadas as amostras produzidas a partir da PANH. Para obtenção das características capacitivas foram realizados levantamento das curvas carga/ descarga por análise cronopotenciométrica, foi possível observar as melhores características relacionadas a capacitância específica e estabilidade de ciclagem em baixas correntes aplicadas para as amostras de PAN6MA com valores de capacitância específica de 270,9 F/g, densidade de energia de 30,0 Wh/kg e densidade de potência de 153,5 W/kg. Os resultados obtidos demonstraram que o material apresentou potencial para a aplicação proposta.

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Thermal analysis and melt spinnability of poly(acrylonitrile-co-methyl acrylate) and poly(acrylonitrile-co-dimethyl itaconate) copolymers

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Study on the Morphologic and Flow State of Polyacrylonitrile Particles in a Microchannel Reactor

Study on the Morphologic and Flow State of Polyacrylonitrile Particles in a Microchannel Reactor

Melt-Spinnable Polyacrylonitrile—An Alternative Carbon Fiber Precursor

Obtenção de nanofios de carbono a partir de copolímero de PAN eletrofiados para aplicação como supercapacitores

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