成形条件对PAN初生纤维结晶及力学性能的影响

为了制备具有良好可牵伸性能的PAN初生纤维,利用XRD、纤维强伸度仪、SEM等手段,分析了纺丝液温度、凝固浴温度和喷丝速度对初生纤维结晶和力学性能的影响。结果表明降低纺丝液温度和凝固浴温度减弱了PAN初生纤维的结晶能力,其中凝固浴温度的作用效果更为明显,结晶度的下降有利于提高初生纤维的断裂伸长率,而不会造成断裂强度的降低。加快喷丝速度能促进PAN初生纤维成形过程中的拉伸变形,有效降低了初生纤维的纤度并提高了其可牵伸性能。     

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。     

凝固条件对PBO初生纤维孔结构及拉伸强度的影响

研究了凝固浴条件对PBO初生纤维孔结构及拉伸强度的影响。结果表明：在考察范围内,随凝固浴温度的降低、凝固浴浓度的增大,初生纤维的孔体积总量减小,孔径分布范围变窄,优势孔的孔径分布峰数量减少,初生纤维的强度增大。随着凝固牵伸倍率（2～10）的增加,孔体积减小、优势孔的孔径分布峰数量减少;但当牵伸倍率大于10倍时,总孔体积和优势孔的孔径分布峰数量开始增加;初生纤维的强度则随牵伸倍率的增大而增长。     

凝固浴条件对PAN纤维结构及性能的影响

利用元素分析仪、X射线衍射仪、电子探针等手段,研究了温度、浓度等凝固浴参数对聚丙烯腈初生纤维及最终原丝结构和性能的影响,得到了湿法纺丝中制备高性能原丝的最优凝固工艺条件。结果表明:凝固浴温度60℃、浓度65%条件下,初生纤维及PAN原丝的晶粒尺寸最小、结晶度最高,初生纤维残留溶剂的含量较低、横截面形状近似圆形。     

磷虾蛋白对聚丙烯腈的修饰改性

以水为反应介质,用马来酸酐对磷虾蛋白进行活化后再与丙烯腈共聚,得到磷虾蛋白马来酸酐酯接枝聚丙烯腈共聚物(AKPM-g-PAN),然后用湿法纺丝制备AKPM-g-PAN纤维并研究其力学性能和热性能。结果表明:制备AKPM-g-PAN的最佳配方和条件是:AKP、马来酸酐与PAN的配比为2∶2∶12.5,引发剂的质量为PAN质量的10%,反应温度为60℃。按照最佳工艺条件进行接枝聚合反应,得到的聚合物分子量为15.8万。AKPM-g-PAN纤维的断裂强度随着纺丝液浓度的增加而增大,随着凝固浴浓度和凝固浴温度的增加先增大后减小;而AKP的加入导致复合纤维的保水率提高,但是影响聚丙烯腈原有的分子链规整性并失去了部分结晶能力。     

表面接枝聚丙烯腈的碳纳米管/聚丙烯腈初生复合纤维的制备

碳纳米管(CNTs)被修饰后表面接枝上聚丙烯腈(PAN),采用溶液聚合法合成复合纺丝液,并利用湿法纺丝技术制备PAN/CNTs初生复合纤维。采用FT-IR,HRTEM,TG等方法分析CNTs表面修饰前后状况,用XRD和SEM分析接枝CNTs对PAN初生纤维结构的影响。结果表明:CNTs表面成功接枝上PAN,二者之间具有较强的相互作用力,接枝CNTs的加入使PAN初生纤维的结晶度从36.92%提高到38.81%,晶粒尺寸从4.40nm增大到4.89nm,初生复合纤维的断面结构更加细化。     

PAN/DMSO干湿法纺丝凝固工艺的研究

初步探讨了ＰＡＮ／ＤＭＳＯ溶液干湿法纺丝凝固工艺与纤维拉伸性能的关系。并对湿法纺丝与干湿法纺丝作了比较，结果表明，干湿法纺丝所得纤维的总牵伸倍数在一定范围内随纺丝凝固浴浓度的增大而增大；对于给定的ＰＡＮ／ＤＭＳＯ纺丝液体系，存在一较佳的凝固牵伸范围，空气干层的存在使得干湿纺纤维较湿纺纤维能承受更大的牵伸倍数，但空气层长度的确定存在一合适的范围，且空气干层的存在使得干湿纺纤维较湿纺纤维能随更大的牵伸倍数，但空气层长度的确定存在一合适的范围，且空气层长度对纤维总牵伸倍数的影响受到其它纺丝凝固工艺参数的影响。扫描电镜（ＳＥＭ）的研究结果表明，湿法纺丝所得的纤维存在各种表现缺陷，其中，表面沟槽是纺丝工艺本身所致，无法消除；干湿纺纤维的表面则光洁无沟槽，初步探讨了有关表面沟槽的形成机理。     

静电纺丝制备竹纤维素/PAN超细纤维及应用EI北大核心CSCD

利用氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)溶剂体系先后溶解竹纤维素和聚丙烯腈(PAN),配成纺丝液,采用静电纺丝技术成功制备出直径为130 nm^450 nm的竹纤维素/PAN超细纤维。通过研究竹纤维素/PAN超细纤维平均直径与纺丝参数关系发现,该超细纤维的平均直径随着竹纤维素浓度的增大而增大,随纺丝电压的增大而减小,随纺丝距离的增大而减小,且最佳纺丝参数是竹纤维素质量分数为0.8%,纺丝电压为16 kV,接收距离为14 cm。采用该复合纤维制成夹心净化材料并做过滤测试发现,其过滤效率随着夹心层中超细纤维的膜密度和浊液的起始浊度值增加而增大,最大过滤效率可达99.5%。     

PAN/PI复合纤维的结构

将聚酰亚胺(PI)加入丙烯腈-衣康酸-二甲基亚砜体系进行聚丙烯腈(PAN)溶液聚合,湿法纺丝制备了PAN/PI复合纤维。利用流变仪、红外光谱、X射线衍射仪、扫描电镜、差示扫描量热仪等研究了PAN/PI溶液的性质和复合纤维的结构特点。研究发现,加入PI后,聚合物溶液的稳态黏度降低,弹性和粘性模量在低剪切速率区降低;PI作为成核剂,引起初生纤维结晶度增大、晶粒尺寸减小;PI与PAN的溶解性差异导致凝固加快,初生纤维形成皮芯结构,引起原丝体密度减小。PAN/PI纤维在N2下放热量较少,在空气中由于结构疏松放热量较大。     

静电纺丝制备竹纤维素/PAN超细纤维及应用

利用氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)溶剂体系先后溶解竹纤维素和聚丙烯腈(PAN),配成纺丝液,采用静电纺丝技术成功制备出直径为130 nm~450 nm的竹纤维素/PAN超细纤维。通过研究竹纤维素/PAN超细纤维平均直径与纺丝参数关系发现,该超细纤维的平均直径随着竹纤维素浓度的增大而增大,随纺丝电压的增大而减小,随纺丝距离的增大而减小,且最佳纺丝参数是竹纤维素质量分数为0.8%,纺丝电压为16 kV,接收距离为14 cm。采用该复合纤维制成夹心净化材料并做过滤测试发现,其过滤效率随着夹心层中超细纤维的膜密度和浊液的起始浊度值增加而增大,最大过滤效率可达99.5%。     

湿法纺丝条件对临界凝固时间的影响

以聚丙烯腈-二甲基亚砜-水体系为研究对象,通过建立数学模型,对聚丙烯腈湿法纺丝凝固的初期阶段进行研究。借助MATLAB软件,采用有限元法对数学模型进行求解。利用数学模型考察纺丝条件对纺丝液临界凝固时间的影响。结果表明:(1)凝固浴浓度在一定程度上决定凝固进程;纺丝液临界凝固时间随凝固浴浓度升高而增加,且增加的趋势是越来越快,当浓度大于60%尤为明显;(2)纺丝液临界凝固时间随纺丝液中水含量的增加而减小,使纺丝液凝固时发生瞬时相分离的趋势增大;(3)随着喷丝孔直径的增加,纺丝液临界凝固时间会延长。     

凝胶化PAN纤维的微结构特征

借助于X射线衍射仪、声速取向度测量仪、扫描电镜、小角X光散射仪等研究了凝胶化聚丙烯腈(PAN)纤维的聚集态结构和形态结构特点。结果表明,与常规高温凝固和低温凝固成型方式得到的PAN纤维相比,凝胶化凝固形成的初生纤维和原丝晶粒尺寸小,在牵伸相同的情况下,凝胶化凝固原丝取向结构最高,表明其结构对张力的响应性较好;凝胶化凝固的PAN初生纤维截面结构致密、内外均匀,表面沟槽深且均匀规则,凝胶化凝固的原丝微孔相对体积含量最小。     

制备聚丙烯腈初生纤维干燥样品研究

通过干喷湿纺纺丝工艺制得聚丙烯腈(PAN)初生纤维,采用不同的干燥方法获得PAN初生纤维干燥样品,考察对比自然晾干、鼓风干燥和冷冻干燥3种方法分别对样品物理特征、表面形貌和内部结构的影响。3种干燥方法均会使初生纤维样品发生收缩,样品截面积和长度均减小,但是变化程度不同。并且3种干燥方法对PAN初生纤维表面形貌、结晶特征、二甲基亚砜(DMSO)残留量以及孔结构产生不同的影响。结果表明冷冻干燥对PAN初生纤维的影响最小,可以有效的保留PAN初生纤维的原始结构,可用于制备聚丙烯腈初生纤维干燥样品。     

凝固浴条件对湿纺PAN初生纤维截面形状和皮芯结构的影响

借助光学显微镜及图像处理软件研究了凝固浴质量分数、温度、喷丝头牵伸倍率对湿纺PAN初生纤维截面形状和皮芯结构的影响.实验结果表明,较高的凝固浴质量分数(70%)、较高的凝固浴温度能使双扩散比较充分,所得初生纤维截面形状规整趋于圆形,并且芯部致密无孔洞.此外,随着牵伸倍率的升高,皮层厚度降低,皮芯差异增加,牵伸倍率为负牵伸是制备皮芯差异较小初生纤维的手段之一.     

聚偏氟乙烯超疏水分离膜的制备

采用溶液涂覆-浸没相分离法对聚偏氟乙烯膜(PVDF)进行表面复合改性,制备了超疏水分离膜。初步考察了涂覆液中PVDF固含量和涂覆条件(浸泡时间、预蒸发时间、凝固浴组成和凝固浴温度)对复合膜疏水性能的影响。实验结果表明,当涂覆液中PVDF含量为1.88%(质量分数)时,膜丝有最大接触角136°;复合膜的接触角随浸泡时间的延长呈现先增大后减小的趋势,当浸泡时间为40s时,接触角最大,达到133°;在较短时间内(0～5s),预蒸发时间对复合膜的接触角影响不大;复合膜的接触角随着凝固浴中DMAc含量的增加而逐渐减小,随着凝固浴温度的增大而增大,当凝固浴温度为65℃时,膜表面的接触角增至153°。     

凝固条件对干湿纺聚丙烯腈纤维微结构和性能的影响

采用干湿法纺丝工艺制备PAN纤维,考察了凝固条件对纤维微结构和性能的影响.结果表明,降低凝固浴温度、采用梯级凝固工艺.可以减缓双扩散过程;采用凝固能力较弱的乙醇作为非溶剂,可以减缓凝固成形过程.这2种改变均有利于获得皮芯差异小、性能优异的PAN纤维.     

凝固张力对聚丙烯腈初生纤维凝聚态的作用机理

控制纺丝工艺中外场条件恒定,通过改变单因素凝固张力制备聚丙烯腈(PAN)初生纤维。运用X射线衍射、傅里叶变换红外、张力仪进行研究,探讨凝固张力对初生纤维凝聚态的影响,并分析其内在作用机理。结果表明,在凝固相分离过程中,凝固张力值影响着分子链构象状态和初生纤维的结晶性;随着凝固张力的增大,分子链螺旋构象成分逐渐增多,结晶度先降低后升高。外加凝固张力和内部分子链构象共同影响着初生纤维的结晶性。     

凝固浴条件对聚酰亚胺纤维形貌和性能的影响

采用湿法纺丝获得聚酰胺酸(PAA)初生纤维,以水和N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)的混合溶液作为凝固浴,通过热酰亚胺化制备了均苯四甲酸二酐/4,4’-二氨基二苯醚(PMDA/4,4’-ODA)-聚酰亚胺(PI)纤维。系统研究了阱深长度、凝固浴温度及浓度对PI纤维形貌和性能的影响。结果表明:PAA纤维截面在阱深长度较小、凝固浴温度较低、DMAc浓度较低时呈不规则的腰形,随着阱深长度不断增加,凝固浴温度和浓度的增加,纤维截面都会逐渐趋于圆形。在阱深长度为50cm,凝固浴温度40℃,以3%(体积分数)DMAc作为凝固浴时,所得PAA纤维截面形貌较圆整,且PI纤维性能较好。     

水洗工艺对PVA/PEDOT∶PSS共混纤维性能的影响

将PVA溶于DMSO中,制备完全溶解的PVA/DMSO溶液。将PVA/DMSO溶液与PEDOT∶PSS水分散液共混,制得混合均匀的PVA/DMSO/PEDOT∶PSS共混纺丝液。通过湿法纺丝方法将共混纺丝液挤入甲醇凝固浴以凝固成纤,随后凝固定型的纤维经过不同个数的水洗槽进行水洗而制得不同组别的PVA/PEDOT∶PSS共混纤维。探究了水洗次数对PVA/PEDOT∶PSS共混纤维性能的影响。借助扫描电子显微镜(SEM),红外光谱分析仪(FT-IR),高阻计和电子单纤维强力仪对共混纤维进行测试表征。结果表明:随着水洗次数的增加,纤维表面形貌逐渐变好,表面沟槽和凹陷数量减少,表面变得更加光滑;纤维的电导率逐渐增加;拉伸强度逐渐升高,断裂伸长率逐渐降低。     

湿法纺聚丙烯腈原丝凝固过程的研究

为了研究丙烯腈湿法纺丝中,温度、浓度和负牵伸等凝固条件对原丝结构和性能的影响,借助扫描电镜,电子探针、元素分析仪等对初生原丝结构和性能进行了探索,结果发现：在一定范围内提高凝固浴浓度、适当降低凝固负牵伸、升高凝固浴温度,有利于获得圆形截面的纤维;升高凝固浴温度,增加凝固牵伸有利于纤维结晶度的增加。