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。     

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。     

干喷湿纺中凝固牵伸对碳纤维前驱体PAN初生纤维的影响

为了研究PAN纤维干喷湿纺中凝固浴牵伸的作用机理。采用DMso水溶液作为凝固浴,利用纤维强伸度仪、分析天平、X射线衍射仪、电子探针等手段,研究了干喷湿纺中凝固牵伸对PAN初生纤维及最终原丝结构及性能的影响。结果表明,干喷瀑纺中,在凝固浴浓度（65％）、温度（20℃）、空气层厚度（2mm）等条件下,随凝固浴牵伸的增加,初生纤维及PAN原丝的孔隙率逐步降低,结晶度逐渐增大,初生纤维表现出较高的断裂强度,纵表面更加光洁,横截面更加致密;适当调整凝固浴牵伸,得到了纤度1．01dtex,强度7．52cN,dtcx的聚丙烯腈原丝。     

氨化对PAN原丝结构性能的影响

在聚丙烯腈(PAN)原丝湿法纺丝生产过程中,以二甲基亚砜/水(DMSO/H_2O)为凝固体系,在DMSO质量分数为72%,温度为52℃的凝固浴中通过流量计定量加入氨,以凝固浴溶液的pH值衡量氨化量的大小,研究了不同pH值对PAN原丝结构、性能及可纺性的影响。结果表明:在凝固浴溶液的pH值为8.6~10.0时,PAN原丝径向形态由腰形变成腰圆形,最后变成圆形;随着凝固浴溶液pH值的升高,PAN原丝的结晶度先升高后下降,膨润度则先降低后升高,直径不均率下降,强力不均率先下降后升高;凝固浴溶液pH值为9.5时,PAN原丝的结晶度最高,膨润度最小,直径不均率和强力不均率最低,可纺性最好,最终PAN基碳纤维的强度最高为3.83 GPa。     

PAN基碳纤维原丝表面形态控制研究

采用扫描电子显微镜(SEM)表征PAN原丝表面沟槽形态,通过凝固浴φ(二甲基亚砜)、温度、pH值、负牵伸倍数的变化对PAN原丝的表面沟槽形态进行控制。结果表明在一定范围内凝固浴φ(二甲基亚砜)的提高、凝固浴温度的降低、凝固浴pH值的提高、凝固浴负牵伸倍数的增加都有利于制备表面沟槽更深的PAN原丝。碳纤维表面沟槽一方面对纤维表面造成一定的机械损伤,另一方面可以提高碳纤维的界面结合力,所以适宜的表面沟槽才能使碳纤维的力学性能得以充分发挥。     

凝固浴流动场对PAN原丝性能的影响

采用二甲基亚砜-湿法纺丝制备T800 6K PAN原丝。凝固浴其他条件不变,通过摄影指示法对凝固浴流动场进行调节,考察了不同循环量对PAN原丝相形态及纤度的影响,最后得出流量在1.4 m3/h时,T800 6K聚丙烯腈原丝截面为规则长圆形,无断丝,原丝纤度CV值最小为1.0%。     

凝固条件对PAN初生纤维微结构的影响

通过湿法纺丝工艺制备聚丙烯腈(PAN)初生纤维,借助于X射线衍射仪、声速仪、扫描电子显微镜、小角X光散射仪等,研究了凝固浴温度、凝固浴浓度、喷丝头拉伸等凝固条件对初生纤维晶态结构、取向结构、形态结构的影响。结果表明:PAN纤维的凝聚态结构和形态结构在初生纤维形成时已基本形成;PAN初生纤维的结晶度达40%以上,其结晶度和结晶尺寸受凝固浴温度和浓度的影响;PAN初生纤维和原丝的晶区取向和全取向随着喷丝头拉伸的增大而增大;PAN初生纤维具有沿纤维轴向高度取向的沟槽,通过改变成形条件,可以获得沟槽浅且规整性完美的纤维表面;提高凝固浴浓度,可以形成结构均质、致密的PAN初生纤维,避免皮芯结构及芯部出现较多孔洞。     

PAN原丝生产中的断头原因分析

简介了PAN原丝的工艺流程及主要控制参数,并结合研发和生产实际,从原料、工艺和操作3个方面分析了影响PAN原丝产生断头的原因。研究表明：选用特性粘度1.85 Pa.s,残单≤0.1%的聚合液,严格控制凝固浴的温度和浓度,同时控制各牵伸工序温度及牵伸倍数与牵伸梯度,可明显降低PAN原丝的断头率。     

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。     

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。     

高性能PAN原丝计算机仿真与信息管理系统开发

以聚丙烯腈（PAN）原丝实际生产过程为研究对象。以溶液聚合和湿法纺丝为基础。模拟PAN原丝纺制条件，设计开发了一套PAN原丝计算机仿真与信息管理系统。基于Windows视窗编程技术，利用VB和Access数据库。该系统将信息管理，工艺制订，性能预测，在线帮助等功能融为一体，界面友好，操作方便。利用该系统对现场生产过程进行仿真研究，仿真结果和实际测试结果比较表明，系统仿真精度误差小于5%，应用效果良好。     

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。     

二甲基亚砜法碳纤维用聚丙烯腈原丝的技术进展

介绍了碳纤维用二甲基亚砜法（DMSO）生产聚丙烯腈（PAN）原丝的技术新进展,并对国内DMSO法PAN原丝技术提出几点建议。     

混合溶剂法合成高分于量PAN树脂

优质PAN原丝是生产高性能碳纤维(CF)的前提,采用高分子量聚丙烯腈(PAN)共聚树脂进行干喷混纺是提高原丝性能的有效途径之一。本文采用混合溶剂法合成了分子量(Mw)为5.2×10~5～3.16×10~6的PAN共聚树脂,系统地讨论了实验条件对聚合结果的影响,并对反应机理进行了初步探讨。对合成的树脂进行热分析时发现树脂的热行为更适合预氧化反应。     

PAN基碳纤维原丝上油质量的研究

简述了聚丙烯腈(PAN)原丝上油质量的影响因素,着重从油剂性能和上油工艺对原丝上油质量进行了探讨。实验表明,在PAN原丝生产过程中,合理的上油工艺,并辅以优质的油剂,能有效优化纤维的上油质量,是生产高品质PAN原丝的关键。     

四元共聚及氨化改性PAN原丝及其碳纤维研究

在工程线上进行了四元共聚及四元氨化改性聚丙烯腈(PAN)原丝及其碳纤维研制。采用浊点测试法表征了含磺酸基第四单体纺丝液的亲水性,并确定了其共聚含量;通过动态机械分析(DMA)和差示扫描量热分析(DSC)分别测试了氨化前后原丝的玻璃化转变温度(Tg)和预氧化特性。采用质量膨润度、原丝碘吸附量、结晶取向度、原丝体密度等表征了氨化前后四元共聚原丝的结构致密性。结果表明,氨化改性较磺酸基第四单体可显著提高四元共聚纺丝液的亲水性;红外光谱证明第四单体共聚于PAN分子链中;氨化后PAN原丝Tg升高约2.6℃,达到111.28℃;氨化未改变预氧化的峰顶温度。质量膨润度及原丝体密度表明氨化提高了原丝的致密性,但结晶取向度和原丝拉伸模量下降。工程线上碳纤维生产结果表明,四元氨化改性碳纤维强度>3 500 MPa的合格率较四元共聚的提高12%,达到90%,同时钩接强力也由四元的76 N提高到87 N。     

聚丙烯腈原丝毛丝形成与控制工艺研究

从纺丝生产工艺方面对聚丙烯腈(PAN)原丝毛丝形成的因素和控制进行了试验。研究表明:纺丝液应反应程度均一,有适宜的PAN相对分子质量和较窄的分布,并须经严格的脱单、脱泡及分级过滤;较缓的凝固过程和合理匹配凝固浴浓度、温度、循环量并辅以氨化处理等工艺优化;合理的水洗工艺可有效降低二甲基亚砜(DMSO)的残余质量分数;优质的油剂和合理的上油工艺;合理的干燥致密化工艺;分段牵伸,总牵伸倍数的控制等工艺优化,可有效避免和控制原丝制备过程中毛丝的形成。     

PAN基碳纤维原丝产品均质性研究

从纺丝生产工艺方面对聚丙烯腈(PAN)原丝产品均质化的影响因素进行了试验探讨。研究表明:优质的PAN原丝是碳纤维发展的基础,而均质化差的PAN原丝将导致原丝产品质量的性能缺陷及生产波动,极大的影响原丝的加工性能。     

PAN原丝性能对碳纤维强度影响的探讨

探讨了聚丙烯腈原丝(PAN)的共聚组分、纯化、取向等方面对碳纤维强度的影响。国内外的研究表明:在原丝的制造过程中,可以通过调整原丝的共聚组分,原丝的高纯化、致密化、高取向和高强化,采用先进的油剂等几个方面来提高PAN原丝的性能和品质。