聚丙烯腈纤维径向致密结构的光密度法研究

凝固过程聚丙烯腈(PAN)初生纤维在径向上各点的双扩散程度不同,可能会造成PAN纤维在径向上致密结构的差异。首先采用光密度法测定PAN初生纤维径向的致密结构及其差异性的可行性和影响因素,在此基础上采用光密度法研究了凝固浴温度对PAN初生纤维致密性结构差异的影响。结果表明：对于PAN初生纤维,采用纤维切片厚度为4μm、调整入射光强使背景灰度为140时进行PAN初生纤维光密度的测定;保持凝固浴浓度恒定不变,凝固浴温度从25℃升高到65℃会导致PAN初生纤维的灰度降低、光密度值增大、纤维径向皮部与芯部的光密度差值增大,这表明随着凝固浴温度的升高,纤维的致密性降低、径向致密结构差异增大。光密度法可以用来定量表征PAN纤维的径向结构及其差异。     

硫氰酸钠水溶液体系的聚丙烯腈溶液凝固行为

硫氰酸钠（NaSCN）溶剂路线是国外制备高性能聚丙烯腈（PAN）基碳纤维原丝成熟的纺丝工艺路线，该技术在国内碳纤维领域尚处于发展阶段。文中采用流变仪、红外光谱研究了PAN在不同质量分数NaSCN水溶液中形成的聚合物溶液的流变性能和PAN大分子状态；溶液中NaSCN质量分数的提高，PAN溶液的黏度先减小后增大，在51%NaSCN溶液中PAN溶液的黏度最低、，用光学显微镜和X射线衍射研究了NaSCN水溶液为溶剂的PAN溶液凝固行为。研究发现，51%NaSCN溶液中，PAN大分子以最舒展状态存在，PAN分子链的31螺旋构象更多，这与溶液中硫氰酸根主要以异硫氰酸根（—N=C=S）存在有关，PAN的氰基与异硫氰酸根的—N=C形成桥键结构。随着聚合物溶液中NaSCN质量分数增加，凝固剂水在PAN溶液中的扩散速率增加，PAN溶液凝固结晶程度先增大后减小，在质量分数为51%的NaSCN水溶液中，PAN的凝固结晶规整度更优异，这与PAN以解缠伸展状态存在相关，由于流动活化能更低，PAN溶液更易发生相转变。