水洗方法对PAN原丝及其碳纤维结构与性能的影响

在聚丙烯腈(PAN)基碳纤维生产中,分别采用浸涌式水洗、拍打式水洗、超声式水洗3种方法对PAN原丝进行水洗,讨论了PAN原丝的线密度对水洗效果的影响,以及3种水洗方法对PAN原丝及其碳纤维的结构与性能的影响。结果表明:在水洗流量1 m3/h、水洗温度60℃、水洗时间1.2 min的条件下,随着PAN原丝线密度的增加,原丝中二甲基亚砜(DMSO)残留量增加,浸涌式水洗受原丝线密度的影响较大,超声式水洗受原丝线密度的影响较小;在PAN原丝线密度为4.0 dtex时,PAN原丝经浸涌式、拍打式、超声式水洗后,DMSO残留量分别为1 000,200,90μg/g,相应碳纤维强度分别为5 139,5 120,4 930 MPa;浸涌式水洗对PAN纤维的损伤较小,超声式水洗对PAN纤维的损伤较大。     

影响碳纤维用聚丙烯腈原丝水洗效果因素的探讨

水洗是碳纤维用聚丙烯腈（PAN）原丝生产过程中的重要环节,其效果好坏将直接影响碳纤维强度的高低。实验结果表明：在选择共聚单体组分时,要充分考虑共聚单体时聚合物亲水性的影响,有利于提高水洗效果;聚合物相对分子质量过高,会影响水洗效果;纺丝液中总固含量过大会增加水洗难度;采用梯度水温,外加浸洗与喷淋相结合方式对碳纤维用PAN原丝的洗涤效果较好,水的用量不会太大;对PAN纤维多段牵伸后水洗效果较好。     

聚丙烯腈原丝中二甲基亚砜残留对碳纤维性能的影响

通过对水洗条件的改变,考察了PAN原丝中溶剂二甲基亚砜残留量对碳纤维性能的影响。在原丝中溶剂残留量较高的情况下,碳纤维的密度和强度大幅下降,同时原丝的截面形状和表面形态遭到破坏,影响了碳纤维的性能。     

牵伸倍数分配对PAN原丝及其碳纤维力学性能影响

通过单变量试验,并结合取向度、表面电镜等对丝束性能检测,分析了PAN原丝生产中牵伸倍数分配对原丝及其碳纤维力学性能的影响。结果表明:原丝取向度的提高,主要取决于蒸汽牵伸倍数。随着蒸汽牵伸倍数的增加,分子链取向规整性增强,原丝的取向度得到提高,原丝的整体强度就会上升,其碳纤维的强度及模量也会随之提升。     

水洗条件对聚丙烯腈碳纤维及其原丝性能的影响

对二甲基亚砜法(DMSO)生产聚丙烯腈(PAN)碳纤维原丝的水洗温度、时间、方式等进行探讨,进而对水洗工艺进行优化和改善。实验结果表明,控制单束12k PAN原丝水洗水用量在400~500 L/h,水洗温度在45℃,水洗时间在30~40 min,通过在水洗槽中增加拍打辊及V型隔板,可以实现丝束内DMSO残留质量分数≤0.07%。     

聚丙烯腈原丝新型水洗工艺的研究

采用浸渍水洗结合涌泉式水洗的新型水洗技术,研究了水洗流量、水洗时间及水洗温度对水洗效果的影响。结果表明:温度控制在60℃,浸涌式水洗水涌量3m3/h,水洗30min,使得纤维中二甲基亚砜(DMSO)残留量≤3.2×10-4,新型水洗效率高,达到了降低原丝表面所含溶剂的目的,提高了原丝的质量。     

PAN原丝生产过程对碳纤维强度的影响因素

探讨了碳纤维用PAN原丝生产过程中几个较重要影响因素（聚合物分子量、聚合组分、凝固成型、拉伸、杂质等）对最终碳纤维强度的影响。表明提高碳纤维强度,应该多从原丝生产过程看手采取强化措施。     

一种聚丙烯腈基碳纤维原丝水洗装置的研究

聚丙烯腈基碳纤维原丝水洗段是影响原丝质量的重要环节，水洗效果的好坏直接影响着碳纤维的强度。水洗的形式有多种，一般采用多级水洗槽水平串联结构形式。提出了一种水洗装置的新形式，采用此水洗装置，可以缩短水洗工序的距离，节约生产空间和成本，节约水和蒸汽的消耗，降低纤维中的残余溶剂含量，提高碳纤维的强度及均一性。     

蒸汽牵伸对原丝制备及后续碳纤维生产的影响

结合原丝性能、取向度、沸水收缩、以及表面形貌表征,研究了蒸汽牵伸对原丝以及碳化生产状态的影响。结果表明:牵伸提高了原丝的强度和取向度;当牵伸倍数超过4.5时会影响原丝生产,当牵伸倍数超过3.5时会影响后续碳纤维的生产;同时,牵伸倍数受纤维表面油剂覆盖状态的制约。     

二甲基亚砜法与硝酸法生产聚丙烯腈原丝的优劣比较

从溶剂性质、原丝结构性能以及所制备的碳纤维性能等方面,对二甲基亚砜（DMSO）法与硝酸（HNO3）法生产的两种原丝进行比较,找出并分析两种溶剂生产的聚丙烯腈（PAN）原丝在密度及结构均一性等方面的区别。研究表明,DMSO法PAN原丝具有强度高、取向度高等优点,DMSO法更有利于提高碳纤维用PAN原丝质量。