聚丙烯腈纤维的凝胶纺丝

简要介绍了用凝胶纺丝法制取高强高模聚丙烯腈纤维的原理、生产工艺及产品应用。以Mw>5×10~5的丙烯腈均聚物或共聚物为原料,用2～15％的稀溶液进行凝胶纺丝,并对初生的干凝胶纤维进行20倍左右的超级拉伸,便可制得具有能与芳族聚酰胺纤维相比的高强高模聚丙烯腈纤维。该纤维与其它各类高性能纤维一样在产业和高科技领域有广泛的用途,特别适于用作石棉代用品和优质碳纤维原丝。     

聚丙烯腈基碳纤维原丝

认为碳纤维的品质在很大程度上决定于原丝。工业上,碳纤维原线目前仍以聚丙烯腈基长丝为主。制作优良品质原丝的重要因素有聚合物化学组成、分子量、原丝洁净程度、纺丝方法及工艺、拉伸工艺、原丝致密化程度、油剂等。综述了几家原丝制造商各自拥有的技术特色。并举例说明了其中的典型技术。     

静电纺丝制备聚丙烯腈纳米纤维及其预氧化

利用聚丙烯腈／二甲基甲酰胺纺丝溶液由静电纺丝制备了聚丙烯腈纳米纤维,纳米纤维的直径在220～760nm。随着聚合物溶液浓度和纺丝施加电压的升高,纳米纤维的直径变大。采用热分析和热重分析研究了纳米纤维的热性能,还用红外光谱对纳米纤维预氧化过程分子化学结构的变化进行了表征,结果表明,纳米纤维有一个很尖锐的放热峰,是聚丙烯腈均聚物典型的放热峰。随着预氧化温度的升高,纤维的内部分子结构发生了变化,表现在红外光谱上最突出的是C≡N在2243～2241cm^-1峰的降低,以及C—H在1684cm^-1峰的降低。     

聚丙烯腈中空纤维膜的纺制及其应用

PAN中空纤维膜是一种具有高附加价值和广泛用途的功能纤维。本文以PAN—DMSO—添加剂溶液纺制成PAN中空纤维膜,并探讨了纺丝方法和纺丝工艺;用扫描电镜观察了PAN中空纤维膜的形态结构,并解释了成膜机理;从三个方面探索了PAN中空纤维膜的应用,取得了满意的结果。     

聚丙烯腈纤维的熔融纺丝

综述了聚丙烯腈纤维的熔融纺丝工艺 ,主要介绍了非增塑融纺的聚丙烯腈树脂及纤维的制备方法和性质。     

共混法制备酸性可染聚丙烯腈纤维

用含有碱性基团的丙烯酸氨基酯(TAM)与丙烯腈(AN)单体共聚,其共聚物与聚丙烯腈(PAN)共混,经湿法纺丝制备酸性染料可染PAN共混纤维。结果表明,AN／TAM共聚物与PAN有良好的相容性。随着TAM含量的增加,PAN共混纤维结晶度下降,力学性能下降。纤维中TAM质量分数5％较好,PAN共混纤维酸性染料上染率大于80％。     

不同工艺制备的聚丙烯腈纤维的耐碱特性研究

模拟水泥混凝土的施工条件,试验测定了3种不同工艺制备的聚丙烯腈(PAN)纤维在碱性条件下的结构和性能变化。红外光谱(FT-IR)测试结果表明,在碱性介质的作用下PAN纤维发生一定程度的水解,广角X-射线散射(WAXS)分析表明,在碱性条件下PAN纤维的结晶度、晶粒尺寸、晶区取向因子均出现一定程度的下降。其中以碳纤维原丝生产工艺(PAN-1)制备的聚丙烯腈纤维分子质量最高,共聚单体含量最低,结晶度、取向度最高,耐碱腐蚀能力最好,强力保持率明显高于常规干法纺丝(PAN-2)和常规湿法纺丝(PAN-3)制备的PAN纤维,有潜力作为水泥混凝土防裂增强材料使用。     

超高相对分子质量聚丙烯腈基中空纤维膜的制备工艺研究

以超高相对分子质量聚丙烯腈为原料 ,通过凝胶纺丝方法制备中空纤维膜。讨论了纺丝方法、相对分子质量和工艺条件 (纺丝原液浓度、气隙长度 )对中空纤维膜力学性能的影响 ;用 SEM测定了所制备的中空纤维膜的形态结构     

超高相对分子质量聚丙烯腈浓溶液的制备

通过高速搅拌剪切,使超高分子对质量聚丙烯腈（ＰＡＮ）冻胶体系中缠结网络结构破坏,粘度降低,提高溶液浓度,以满足纺制高性能冻胶纺ＰＡＮ纤维的需要,当高速搅拌条件为间隙０．２８ｍｍ剪切速率４２０ｒ／ｍｉｎ时,可解除天生缠结,适宜的搅拌剪切条件是制行适合冻胶纺的超高相分子质量ＰＡＮ溶液的关键。     

干湿法制备异形PAN原丝及其力学性能的研究

对二甲基亚砜(DMSO)干湿法制备三角形截面聚丙烯腈(PAN)基碳纤维原丝的截面形成因素进行了研究,并比较了不同条件下纤维的性能。结果表明:在干湿法纺制三角形截面PAN基碳纤维原丝过程中,凝固浴条件对PAN纤维的截面影响非常明显,同时凝固浴条件和拉伸条件对纤维的力学性能也有非常显著的影响。     

干湿纺中聚丙烯腈原丝凝固成形的探讨

介绍了聚丙烯腈（PAN）碳纤维原丝在以温度为主导的热致变和浓度为主导的双扩散致变下的成形过程,分析了凝固pH及牵伸率等对凝固成形的影响,并对干湿纺下淬火成膜,膜内液滴变化、细颈区拉伸等作出新的解释,从而对干湿纺下凝固成形的机理有一定的宏观把握,为纺出高品质的PAN原丝奠定理论基础.     

干-喷湿纺聚丙烯腈纤维拉伸工艺研究

研究了干 -喷湿纺聚丙烯腈 (PAN)初生纤维的喷丝头拉伸比和三级拉伸 (空气拉伸、DMF浴拉伸、热水和沸水拉伸、干热拉伸 )工艺中各拉伸比对纤维性能的影响。结果表明 :提高喷丝头拉伸比可明显地降低初生纤维的线密度 ,提高强度 ;三级拉伸工艺中各拉伸比的提高均有利于PAN纤维线密度的减小及其强度、声速取向度和抗张模量的提高 ;合理调配三级拉伸中各拉伸比可制得强度超过 7.0cN/dtex的PAN纤维     

Effect of DMSO/H2O coagulation bath on the structure and property of polyacrylonitrile fibers during wet‐spinning

The effect of coagulation bath condition on the structure and property of the nascent fibers and polyacrylonitrile fibers during wet‐spinning is studied. The best coagulation condition to produce polyacrylonitrile fibers has been found by examination of EA, XRD, SEM, and so on. The results indicated that when the coagulation bath was DMSO/H₂O system, the temperature was 60°C, the concentration was 65%, the minus stretch ratio was ?10%, fine crystallites and high degree of crystallization in the nascent fibers and polyacrylonitrile fibers could be achieved, and less solvents remained in the nascent fibers with circular cross section morphology. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2007     

沸水再拉伸速率对聚丙烯腈纤维结构与性能的影响

以1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)为溶剂溶解聚丙烯腈(PAN)制成PAN纺丝原液,采用干喷湿法纺丝,经过凝固、预拉伸、沸水拉伸制得PAN纤维,对所得PAN纤维进行沸水再拉伸处理,研究了沸水再拉伸速率对PAN纤维结构和性能的影响。结果表明:PAN纤维中残留质量分数为4.38%的离子液体,为沸水再拉伸起到了增塑作用;随着沸水再拉伸速率的增大,PAN纤维的力学性能提高,断裂强度由2.69cN/dtex提高到4.33 cN/dtex,而断裂伸长率由26%减小到20%,纤维的玻璃化转变温度、晶区取向度、双折射率、结晶度、晶粒尺寸均增大。     

Effects of different coagulation conditions on polyacrylonitrile fibers wet spun in a system of dimethylsulphoxide and water

Polyacrylonitrile (PAN) precursors were prepared by the wet spinning way. The effects of the coagulation conditions, such as coagulation temperature, coagulation ratio, and coagulation concentration, are discussed in detail. While keeping the coagulation bath concentration constant, as the coagulation bath temperature increased, the cross section deviated less from a circular form, and the as‐spun fiber diameter decreased. Measurement to the rate of the boundary movement has been calculated depending on the coagulation rate. While keeping the coagulation bath temperature constant, high coagulation bath concentration can cause more coagulant to diffuse into the solution to the polymer precipitated consequently, which led to a faster coagulation rate. The as‐spun fiber from high coagulation concentration was compacted than those from low concentration. The character of the formed structure reflected the system mobility and capability to crystallize. Improvement in fiber density in the as‐spun fiber resulted in improvements in the tensile strength of the as‐spun fiber. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 104: 3723–3729, 2007     

一种表征聚丙烯腈纤维预氧化程度的新方法

在工业化连续碳纤维生产线上,对干喷湿纺和湿纺的聚丙烯腈(PAN)原丝进行对比实验,跟踪了这两类原丝在预氧化和碳化过程中力学性能的变化规律。采用密度仪、纤维单丝断裂强力仪等测试分析了不同预氧化条件下预氧化纤维的力学性能与相应碳纤维力学性能之间的内在联系。结果表明,碳纤维的力学性能与预氧化纤维的断裂强力密切相关。通过与不同的预氧化程度表征方法相比较,提出了以预氧化纤维的强力损失率作为表征PAN纤维预氧化程度的新方法。     

纺丝速度对干湿法PAN纤维形貌和结构的影响

采用在线张力仪、光学显微镜、声速仪、紫外光谱、比表面积测定仪等手段研究了干湿法聚丙烯腈(PAN)纤维制备过程中纺丝速度对纤维形貌和结构的影响。结果表明随纺丝速度的提高凝固丝条上的张力线性增大,初生纤维的全取向程度也随之增大;凝固效果没有受到速度变化的影响,没有大的孔洞缺陷生成,纤维的力学性能没有受到影响。     

干喷湿纺中聚丙烯腈初生纤维断裂行为研究

为了系统研究干喷湿纺中聚丙烯腈初生纤维的拉伸行为,利用SEM、纤维强伸度仪、XRD等手段,分析了凝固浴拉伸比、拉伸速率、微观结构和缺陷等对初生纤维断裂行为的影响。结果表明,干喷湿纺中,凝固浴拉伸比的提高有利于增加初生纤维的结晶度和断裂延伸率;同时发现,初生纤维内外部的缺陷以及拉伸的速率对初生纤维的断裂行为有重要影响。