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。     

湿法聚丙烯腈初生纤维表面沟槽的研究

湿法聚丙烯腈初生纤维表面存在沟槽,采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征纤维表面沟槽形态,研究了纺丝液性质和凝固成型条件对PAN初生纤维表面沟槽的影响。结果表明:随挤出速率、凝固浴浓度的增大,PAN初生纤维表面沟槽变得更加明显,表面粗糙度增大;随纺丝液温度和凝固浴温度的升高,PAN初生纤维表面沟槽变浅,表面粗糙度减小;PAN初生纤维表面粗糙度随凝固牵伸先增大后减小。     

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。     

纺丝液固含量对湿纺PAN初生纤维结构形态的影响

固定其它纺丝条件,改变纺丝液的固含量,采用DMSO法进行湿法纺丝.通过离心机、金相显微镜、声速仪等对所得初生纤维进行表征.结果表明:固含量为20%时,能得到致密性好、沸水收缩率低、取向较好、具有圆形截面的初生纤维.     

溶液特性对聚丙烯腈初生纤维凝聚态形成的影响

运用流变仪表征溶液特性,通过调节单因素凝固牵伸倍数制备不同聚丙烯腈(PAN)溶液的初生纤维,并结合X射线衍射、傅里叶变换红外、热机械分析仪对其进行分析研究。结果表明,凝固相分离过程中,溶液特性(即分子链运动能力)影响着初生纤维凝聚态的形成,相同外场下,分子链运动能力强的溶液形成的初生纤维凝聚态结构更规整,内部分子链类螺旋构象含量和结晶度均较高;溶液特性对凝聚态的作用程度会受到凝固牵伸倍数的影响,但改变凝固牵伸倍数不会改变此作用规律。     

改性尼龙66初生纤维的制备及性能研究

采用PP-g-MAH与PA66进行共混改性,通过双螺杆挤出机制备改性尼龙66粒料,熔融纺丝后制备初生纤维。研究PP-g-MAH含量对共混物料流动性能,初生纤维热性能和拉伸性能的影响。研究结果表明,随着PP-g-MAH含量的增加,PA66/PP-g-MAH共混物样品的熔体流动速率逐渐减小,流动性变差;初生纤维的结晶度(Wc),熔点(Tm)和断裂强度先增大后减小。当PP-g-MAH含量为10%(质量分数,下同)时,结晶度,熔点和断裂强度达均达到最大值。其中结晶度为37.8%,熔点为263.87℃,断裂强度为4.31CN/dtex。     

聚丙烯腈纤维导电填料的制备与性能研究

研究了采用化学镀法和电镀法制备的聚丙烯腈（ＰＡＮ）纤维导电填料，对导电纤维填料的导电性、镀层结合强度以及与树脂复合中的填料量、纤维表面处理、混炼时间等做了较深入的研讨。     

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。     

溶解法分级聚丙烯腈纤维精细结构

采用不同浓度的二甲基亚砜水溶液对聚丙烯腈(PAN)初生纤维进行溶解分级处理,利用紫外光谱定量研究溶解液中组分含量,凝胶渗透色谱、X射线衍射和差示扫描量热仪研究PAN初生纤维中不同组分的分子结构、结晶结构和热性质特性。研究结果表明,随着二甲基亚砜浓度的增加,溶解液的吸光度逐渐增大,说明可通过调整溶解能力将PAN纤维分成不同级分;未溶解PAN纤维的相对分子质量逐渐增大,(110)晶面(29°衍射)出现,表明纤维分子结构链段增长及规整性增加。说明进入低浓度溶液的组分,相对分子质量低且排列规整性差,反之亦然。采用溶解法可将干湿法PAN初生纤维结构逐次分级及定量,再结合常规纤维结构表征方法,可研究纤维更精细的结构。     

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。     

影响湿纺PAN初生纤维取向和性能因素的探讨

采用声速法、X射线衍射、沸水收缩率、密度分析等分析检测手段,研究了湿纺凝固浴浓度和温度对初生纤维聚集态取向和性能的影响.研究表明:凝固浴浓度为70%,凝固浴温度为50℃,初生纤维的总体取向、晶区和非晶区取向较大,并且具有圆形的截面、较大的体密度.     

氨化对湿纺PAN初生丝条结构的影响

用氨化树脂进行湿法纺丝，采用接触角测量仪研究了通氨量对树脂亲水性的影响，借助光学显微镜、扫描电镜和压汞仪阐明了凝固浴温度、凝固浴中二甲亚砜的浓度和通氨量对初生丝条截面形貌和孔结构的影响。结果表明：随着树脂亲水性的增强和温度的升高，初生丝条的截面形貌趋向于圆形；树脂氨化后在湿纺初生丝条中生成的孔的总体积明显降低，且随着通氨量的增大在初生丝条中有一部分微米级大孔(6μm～100μm)转变为纳米级小孔(孔径＜140nm)，并且随着凝固浴温度和二甲亚砜浓度的升高初生丝条中大孔所占的体积百分数明显降低。     

牵伸对湿纺聚丙烯腈纤维性能的影响

研究了牵伸对湿纺聚丙烯腈(PAN)纤维性能的影响,发现初期形成的PAN纤维的应力-应变曲线是典型的非晶高聚物应力-应变曲线,随着牵伸的进行,纤维应力-应变曲线的屈服点逐渐消失;牵伸对湿纺PAN纤维的性能具有主要影响,随着牵伸倍数的提高,纤维的线密度、断裂伸长率下降,强度增加.     

聚丙烯腈丝条水洗过程中残留DMSO扩散规律的研究

在聚丙烯腈原丝生产过程中,水洗对原丝的结构和性能有重要影响。研究了不同水洗条件下残留DMSO的溶出规律,通过Fick定律建立了溶剂的扩散数学模型,得到不同条件下的扩散系数值,并且通过实验值对其进行修正。借助压汞法考察了不同水洗条件下丝条的孔隙结构参数变化,结果表明:丝条中存在着丰富的微孔,超声波的加入使丝条平均孔径减小。孔结构的变化改变扩散系数,孔隙率增大时扩散系数增大。     

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。     

PAN纤维高温环境下氮结合态演变规律的研究

通过使用XPS和XRD等表征手段研究了经低温碳化后PAN纤维中氮结合态的高温演变规律,推测了其反应机理,探讨了由氮结合态的演变所引起的纤维结构变化。结果表明:经低温碳化后PAN纤维中的氮主要以吡啶氮、叔胺氮和氨基/亚氨基3种结合态存在,当热处理温度在700℃以下时,纤维中吡啶氮含量最多;随着温度的升高,氨基/亚氨基和吡啶氮含量逐渐减少,而叔胺氮含量先呈增加趋势,温度升高到1000℃以后时,叔胺氮含量迅速下降;1300℃以后,纤维中的叔胺氮含量最多;PAN纤维中的氮以叔胺氮形式存在更有利于平面六元碳网的逐步完善。     

流态化预氧化PAN基纤维性能的研究

采用流态化预氧化技术对PAN基纤维进行预氧化实验,并对不同工艺方案下制得的预氧丝进行了氧含量、体密度、XRD、红外光谱等测试与分析。纤维经45min流态化预氧化后氧含量达到10.1%,体密度达到1.38g/cm3,XRD、红外光谱结果显示纤维发生了环化、脱氢的化学反应和组织结构变化,最终转变为耐热的梯形结构。实验结果说明,通过进一步优化工艺,流态化预氧化技术可以在保证预氧化质量的同时,大幅缩短预氧化时间,降低生产成本。