拉伸对聚丙烯腈原丝结构和性能的影响

在生产碳纤维原丝的过程中 ,各种工艺条件 ,如含固量、拉伸倍数、凝固浴浓度、温度、预热浴温度等对聚丙烯腈原丝结构与性能影响较大 ,根据近几年的探索和实践 ,在其他条件固定不变的情况下讨论了拉伸倍数对原丝结构和性能的影响 ,并用SEM进行了不同的拉伸倍数下原丝的横、纵截面的分析。结果表明 :拉伸倍数越大 ,原丝纤度越小 ,强度越大 ;最佳拉伸倍数为 6.5～ 7.5倍。     

正交试验法在PAN原丝纺丝工艺中的应用

利用正交设计方法确定了PAN湿法纺丝过程中影响原丝性能最主要的因素。结果表明 :以计量泵转速、凝固浴温度、负拉伸以及蒸汽拉伸倍数作为考察对象 ,影响原丝性能的最显著因素是蒸汽拉伸倍数 ,其次是负拉伸。以负拉伸、第二拉伸、第三拉伸以及蒸汽拉伸的倍数作为考察对象 ,影响原丝性能最显著的是蒸汽拉伸倍数 ,负拉伸几乎没有影响。利用正交实验结果 ,适当调节蒸汽拉伸倍数 ,制得强度为 6.5～ 7.0cN/dtex ,线密度为 1.1～ 1.3dtex的原丝     

湿纺凝固条件对PAN初生纤维形态结构的影响

分析了凝固浴温度、浓度、表观负拉伸等凝固条件对聚丙烯睛初生纤维形态结构的影响规律及作用机理,得出最佳的凝固工艺参数。结果表明:在其他凝固参数不变时,凝固浴温度、浓度及表观负拉伸均存在各自的临界值,低于或超过此临界值,初生纤维及原丝的性能均下降;采用凝固浴温度60℃、凝固浴质量分数为65％的最佳凝固工艺参数,可获得截面圆形且结构致密的初生纤维,并制得力学性能优异的原丝。     

成形条件对PAN原丝微孔结构及热性能的影响

将不同浓度的聚丙烯腈(PAN)原液在不同凝固浴温度下进行湿法纺丝,制得PAN原丝,再将PAN原丝在沸水浴中进行5倍拉伸。探讨了成形条件以及拉伸对PAN原丝微孔结构及热性能的影响。结果表明:当PAN纺丝原液质量分数为22%,凝固浴温度为10℃时,可以得到结构均匀致密的PAN原丝。PAN原丝经5倍拉伸后热分解温度降低,残留量减小。     

二次拉伸对干湿法PAN原丝结构性能的影响

讨论了二次高温拉伸过程中拉伸介质、拉伸倍数、拉伸温度、拉伸速度等工艺条件对干湿法聚丙烯腈原丝的物理机械性能和形态结构的影响。结果表明 ,165℃下 2倍过热蒸汽拉伸得到的纤维强度最高 ,可达 7cN/dtex左右。干热拉伸有利于纤维取向结构的形成 ,蒸汽拉伸有利于纤维结晶结构的形成。经过二次高温拉伸 ,纤维的强度及模量较大幅度提高 ,而断裂伸长率下降很多。     

溶剂存在下聚乙烯醇冻胶丝的拉伸性能研究

研究了凝固浴温度、存放温度和时间对未脱溶剂聚乙烯醇冻胶初生丝拉伸（前拉伸）的最大拉伸倍数（Ｄｍ ）的影响,表明在较低的凝固浴温度和存放温度下有较高的Ｄｍ 平衡值,同时研究了冻胶丝前拉伸对纤维有关结构性能的影响,结果表明：前拉伸的ＤＳＣ 行为与去溶剂后的热拉伸有相似之处;选择合适的前拉伸时,仍可有较高的后拉伸倍数和总拉伸倍数,纤维可获得较高的强度和模量。     

干喷湿纺法制备T700级聚丙烯腈基碳纤维

采用丙烯腈、氨化试剂A、丙烯酸甲酯为聚合单体,以偶氮二异丁腈为引发剂,在溶剂二甲基亚砜中合成了聚丙烯腈原丝纺丝液,经干喷湿纺法纺丝制得聚丙烯腈原丝,经预氧化和炭化得到了T700级高性能聚丙烯腈基碳纤维。采用扫描电子显微镜,差示扫描量热仪,电子万能材料试验机对纤维的性能进行了研究。研究了空气层距离、喷丝头长径比、凝固浴浓度、空气拉伸比对干喷湿纺法制备纤维性能的影响。在空气层距离为40mm、凝固浴浓度为70%、喷丝头长径比为10.0、空气拉伸比为1.8条件下,采用干喷湿纺法制得的T700级聚丙烯腈基原丝及碳纤维的表面光滑、无沟槽,截面形貌为圆形;原丝的拉伸强度可达8.7cN/dtex,拉伸弹性模量可达154.7cN/dtex,碳纤维的拉伸强度可达5 750MPa,拉伸弹性模量可达220GPa。     

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。     

PAN原丝沸水收缩率影响因素的探讨

采用溶液聚合和湿法纺丝制备碳纤维用聚丙烯腈(PAN)原丝,探讨了共聚组成、凝固浴温度、凝固浴浓度、拉伸介质和热定型温度对PAN纤维沸水收缩率的影响。结果表明,采用二元共聚物丙烯腈/甲叉丁二酸的质量比为99/1,凝固浴温度为30℃、凝固剂中二甲基亚砜质量分数为70%,热定型温度为160℃,拉伸介质为加压饱和蒸汽时,制备的PAN原丝沸水收缩率最低。     

PET树脂中二氧化钛含量对纤维后拉伸的影响

通过改变纺丝温度、拉伸温度、不同长径比喷丝板及油剂 ,研究了不同二氧化钛含量对纤维拉伸性能的影响 ,发现适量添加二氧化钛可改善原丝性能。从纤维的最终性能指标、光泽综合考虑 ,切片中二氧化钛的质量分数不宜超过 0 .0 8%。适当控制纺丝温度及拉伸温度 ,并选择适当的油剂 ,大有光切片可经纺丝超倍拉伸制得高强丝。     

聚丙烯腈碳纤维原丝聚合及凝固成形的研究进展

综述了聚丙烯腈原丝聚合和湿法纺丝时凝固成形的国内外研究进展,简要介绍了聚合的方式、共聚和共混改性的研究进展,介绍了凝固成形中双扩散理论模型的建立与发展,重点讨论了凝固浴的组成及浓度、温度、拉伸比等因素对扩散及初生纤维结构与性能的影响。     

Investigating the jet stretch in the wet spinning of PAN fiber

The jet stretch of wet‐spun PAN fiber and its effects on the cross‐section shape and properties of fibers were investigated for the PAN‐DMSO‐H₂O system. Evidently, the spinning parameters, such as dope temperature, bath concentration, and bath temperature, influenced the jet stretch. Also, under uniform conditions, the postdrawing ratio changed as well as that of jet stretch. When coagulation temperature was 35°C simultaneously with bath concentration of 70%, jet stretch impacted obviously the cross‐section shapes of PAN fiber, but had little effect when the temperature was below 10°C or above 70°C. As the jet stretch ratio increased, the crystallinity, crystal size, sonic orientation, and mechanical properties of the as‐spun fiber changed rapidly to a major value for jet stretch ratio of 0.9 where the cross section of as‐spun fiber was circular. With further increasing of jet stretch ratio, the properties changed slightly but the fiber shape was not circular. The results indicated that appropriate jet stretch, under milder formation conditions in wet‐spinning, could result in the higher postdrawing ratio and circular profile of PAN fiber, which were helpful to produce round PAN precursor with minor titer and perfect properties for carbon fiber. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 2007     

干喷湿纺聚丙烯腈原丝的预氧化和碳化工艺

分析了预氧化时间、温度对预氧丝密度的影响,研究了预氧丝密度和牵伸率以及张力、碳化升温速率与碳纤维抗拉强度之间的关系。试验结果证明:延长预氧化时间和提高预氧化温度,预氧丝密度提高;当预氧丝密度为1.355 g/cm3时,得到的碳纤维的强度最高;当预氧化牵伸率为0.93%时,对应的碳纤维强度为4.84 GPa;在300℃/min低温碳化升温速率和1000℃/min高温碳化升温速率下,可以得到高性能碳纤维。     

Investigation the jet stretch in PAN fiber dry‐jet wet spinning for PAN‐DMSO‐H2O system

The jet stretch of dry‐jet wet spun PAN fiber and its effects on the cross‐section shape of fibers were investigated for a PAN‐DMSO‐H₂O system. Clearly, the spinning parameters, such as dope temperature, bath concentration, bath temperature, and air gap, all influenced the jet stretch. Also, under uniform conditions, the postdrawing ratio as well as that of jet stretch changed. Under given conditions, as the bath temperature was below 30°C or above 45°C, jet stretch had little effect on the cross‐sectional shapes of PAN fiber. Within the temperature of 30–45°C, fiber's cross‐section shapes change obviously from round over an approximate circular shape into to an elliptical or a flat shape. The scope of jet stretch produced PAN fiber with circular cross‐section was bigger than that in wet spinning. These results indicated that appropriate air gap height, under milder formation conditions in dry‐jet wet spinning, could result in higher jet stretch and higher postdrawing ratio. The appropriate jet stretch and postdrawing ratio could result in circular profile of PAN fiber, which were helpful to produce round PAN precursor with finer size and better properties for carbon fiber. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2009     

凝固浴对PAN原丝性能的影响

在生产聚丙烯腈(PAN)炭纤维过程中,纺丝期间凝固浴的各种条件对纤维的成型和性能起着关键作用。本文介绍PAN高聚物在湿法一步法纺丝过程中二甲基亚砜(DMSO)凝固浴各种成型工艺条件对PAN原丝的结构、机械和物理性能的影响。     

聚丙烯腈原丝的预氧化过程研究

采用透射电子显微镜(TEM)、差示扫描量热(DSC)分析仪、红外吸收光谱(FTIR)分析仪和元素分析仪等为主要手段,系统地研究了聚丙烯腈预氧化过程中结构的变化过程。结果发现：在预氧化过程中,聚丙烯腈原丝主要进行化学结构变化和形态结构的重排,首先在无定形区引发环化反应,然后扩展至有序区,最终形成耐热的梯形环化结构。预氧丝的片层组织是由原丝片层结构演变过来的,随着预氧化温度的升高,片层状形态增多,特别是预氧化后期更多     

Computational modeling in processing flows of carbonaceous mesophases

Carbonaceous mesophases are liquid crystalline precursor materials that can be spun into high performance carbon fibers using the melt spinning process, which is a flow sequence consisting of capillary, diverging, porous media, converging, and extensional flows that modifies the precursor molecular orientation structure. Carbon fiber property optimization requires a better understanding of the principles that control the structure development during the fiber formation processes and the rheological processing properties. This paper presents the elastic and continuum theory of liquid crystals and computer simulations of structure formation for pressure-driven capillary flow of carbonaceous mesophase precursors used in the industrial carbon fiber spinning process. The simulation results capture the non-Newtonian rheology of mesophase and the formation of characteristic fiber macro-textures.     

聚丙烯腈纤维预氧化工艺条件对其结构和性能的影响

密度、氧质量分数和芳构化指数是判断预氧化程度的参数,借助密度分析、X射线衍射、元素分析等技术,研究预氧化工艺条件对密度、氧质量分数和芳构化指数的影响。研究结果表明,随着预氧化温度的升高,密度、氧质量分数和芳构化指数均增大;随预氧化时间的增长,密度、氧质量分数也增加,牵伸和原丝纤度对氧质量分数影响不大。