乙烯焦油沥青的调制及其熔融纺丝

通过对乙烯焦油的热改性工艺进行研究,经过氧化交联和高温热缩聚两段工艺成功地合成出了一系列软化点不同的纺丝级沥青,并对其纺丝工艺进行研究,得到了细长、均匀的沥青原丝,其单丝长度远远大于目前国内文献记载,并结合试验对沥青调制、纺丝压力、温度、拉伸速率、喷丝孔孔径等影响因素进行了分析。     

AR中间相沥青纺丝性能研究

以AR中间相沥青为原料,采用元素分析与红外分析手段,研究了沥青原料的结构和组成,通过热台偏光显微镜观察和分析其流动特性。采用氮压式单孔纺丝机进行熔融纺丝,制备中间相沥青纤维,研究了中间相沥青的可纺性及纺丝工艺对于中间相沥青纤维性能的影响。结果表明,在纺丝温度350℃、纺丝压力0.016 MPa与收丝速度220 m/min条件下纺丝得到性能优良的沥青纤维,纺丝连续性好,可连续纺丝约5 min。经290℃不熔化处理和1 000℃碳化后,得到碳纤维拉伸强度1.45 GPa、弹性模量120 GPa。     

AR中间相沥青纺丝性能的研究

以AR中间相沥青为原料,采用元素分析与红外分析手段,研究了沥青原料的结构和组成,通过热台偏光显微镜观察和分析了其流动特性。采用氮压式单孔纺丝机进行熔融纺丝,制备中间相沥青纤维,研究了中间相沥青的可纺性及纺丝工艺对于中间相沥青纤维性能的影响。结果表明,在纺丝温度350℃、纺丝压力0.016MPa与收丝速度220m/min的条件下纺丝得到性能优良的沥青纤维,纺丝连续性好,可连续纺丝约5min。经290℃不熔化处理和1000℃碳化后,得到碳纤维拉伸强度1.45GPa、弹性模量120GPa。     

煤沥青基炭纤维原丝和预氧化丝的热转化动力学研究

采用TG/DTG法对煤沥青基炭纤维原丝和预氧化丝的热转化进行了研究。选用Freeman-Carroll动力学模型进行了非等温微分计算,计算结果表明煤沥青炭纤维原丝和预氧化丝在350～420℃的反应活化能分别为17.77 kJ/mol和33.65 kJ/mol,在同一温度下预氧化丝反应速率受温度的影响程度比原丝大。在热转化温度区间内原丝的热转化反应为1级反应,预氧化丝的热转化反应为较复杂的1.4级反应。     

三叶形截面碳化硅纤维纺丝工艺的研究

对三叶形截面碳化硅纤维的制备工艺进行了研究 ,分析了纺丝工艺中温度、压力、收丝速率对纤维异形度和当量直径的影响 ,发现纺丝温度是影响纤维异形度的主要因素 ,且较低的纺丝温度有利于制备异形度较大的纤维。实验表明 :制备异形截面碳化硅纤维的工艺条件为纺丝温度高出熔点 30～6 0℃ ,氮气压力 1.4～ 1.8MPa和适当的收丝速率的配合     

中间相沥青基炭纤维的研制

对不同的中间相沥青原料进行了微型纺丝机的试纺工作，探讨了中间相沥青的可纺性及炭纤维性能与中间相沥青性能的关系；采用自制的落球粘度计研究了BS－9中间相沥青原料的流变性能随温度变化的规律；同时对以BS－9为原料获得的沥青纤维进行了不熔化、炭化处理，研究了预氧化最终温度对炭纤维性能的影响。研究表明：中间相沥青本身的性质影响其可纺性并最终影响炭纤维的性能，在熔融纺丝过程中，要与纺丝工艺参数相互协调；落球法提供的可纺温度与微型纺丝机的纺丝实验基本吻合，为今后纺丝温度的选取提供了理论依据；不熔化处理温度是影响炭纤维性能的关键因素。以BS－9为原料，在本实验条件下，得到直径为10.03μm、拉伸强度为1.96GPa的沥青基炭纤维。     

熔融纺制的沥青基炭纤维

虽然沥青基炭纤维可以熔融纺制,但中间相沥青的流动性使得它极难处置。同许多液体一样,中间相沥青也可以是非牛顿型的。但其粘度对温度的敏感性要比大多数熔融纺丝物料的感性高得多。在本研究中,应用能量平衡和力平衡来论证工艺参数和原料性质对中间相可纺性的影响。研究结果表明:在熔融纺丝期间,温度与中间相粘度的相关性会产生丝的应力,这种应力接近丝的抗拉强度极限。因此,在沥青基炭纤维形成过程中,控制温度和传热速率是极为关键的。     

涤纶短纤维卷绕丝内在质量均匀性影响因素探讨

阐述了涤纶短纤维卷绕丝内在质量均匀性的重要性,分析了纺丝过程中影响原丝质量均匀性的主要因素,从纺丝温度、冷却风风速、组件初始压力、纺丝速度等方面提出了工艺优化的方案。选择纺丝温度为288℃、冷却风风速3.3m/s,控制组件初始压力10.5~11.0MPa及组件周期30d,生产的涤纶短纤维卷绕丝的断裂伸长率、断裂强度和纤度的不匀率、断面不匀率均较低。     

一种仿真丝24头纺细旦涤纶复合丝的生产工艺

介绍了一种仿真丝24头纺细旦涤纶全拉伸丝(FDY)/预取向丝(POY)复合丝的生产工艺，通过对熔体质量控制、纺丝工艺路线、网络压力等条件进行试验，探索得到最佳工艺条件。试验表明：当聚酯熔体黏度波动范围在0.002 dL/g以内，纺丝温度为290～292℃、风速为1.30 m/s、GR1速度为1 120 m/min、GR1温度为90℃、冷盘速度为3 970m/min、GR2速度为3 980 m/min、合股网络压力为0.105 MPa、主网络压力为0.32 MPa时，采用一步法生产的仿真丝复合丝的强度为2.54 cN/dtex，断裂伸长率为41.75%。该复合丝染色均匀，手感柔软、滑糯，具有真丝般风格，有良好的市场前景和经济价值。     

高强型涤纶工业用全拉伸丝的工艺及设备

介绍了新设计的高强型涤纶工业用全拉伸丝(FDY)的主要设备特点,阐述了工艺条件的选择,指出在纺丝温度为302³06℃,纺丝压力为10306℃,纺丝压力为10¹2 MPa,缓冷温度为30012 MPa,缓冷温度为300³10℃,总拉伸倍数为5.6310℃,总拉伸倍数为5.6⁵.8,各级拉伸比例的分配和热辊的温度较适宜的情况下,设备运转正常,生产状态稳定,产品质量理想。     

煤液化残渣制备中间相沥青炭纤维的稳定化研究

以煤液化残渣为原料,经过纯化、聚合、纺丝得到沥青纤维。对沥青纤维进行稳定化工艺条件研究,并在炭化过程中增加牵伸力。讨论了不同稳定化条件对沥青纤维增重、纤维表面形貌、断面形貌以及力学性能的影响。综合起来,对于直径约20μm的沥青纤维,最佳稳定化工艺条件:280℃,2~4 h,空气流量50 L/h,所得炭纤维断面形貌较为完善、拉伸强度和弹性模量最高。     

煤液化残渣制备中间相沥青炭纤维的稳定化研究北大核心

以煤液化残渣为原料,经过纯化、聚合、纺丝得到沥青纤维。对沥青纤维进行稳定化工艺条件研究,并在炭化过程中增加牵伸力。讨论了不同稳定化条件对沥青纤维增重、纤维表面形貌、断面形貌以及力学性能的影响。综合起来,对于直径约20μm的沥青纤维,最佳稳定化工艺条件：280℃,2~4 h,空气流量50 L/h,所得炭纤维断面形貌较为完善、拉伸强度和弹性模量最高。     

熔体直纺222 dtex/72 f扁平涤纶拉伸丝的生产工艺优化

采用熔体直纺工艺路线生产222 dtex/72 f扁平涤纶拉伸丝，针对生产过程中容易产生毛丝、断头等现象，重点对所用喷丝板、纺丝温度、冷却条件、拉伸工艺和上油工艺等进行了优化。结果表明：选择扁平孔喷丝板微孔长宽比10：1、组件初始压力(17.0±0.5)MPa,生产稳定性较好；在纺丝温度288℃、冷却风速0.80 m/s、无风区高度65 mm、集束位置1 200 mm、拉伸倍数2.60、第一热辊温度92℃、第二热辊温度132℃、油剂质量分数20%、纤维含油率1.00%、主网络气压0.35 MPa、油嘴与导丝钩间距为20 cm的工艺条件下，生产222 dtex/72 f扁平涤纶拉伸丝过程中毛丝和断头显著减少，满卷率达98.0%以上，且产品各项质量指标符合FZ/T 54039—2018《异形涤纶牵伸丝》规定的优等品要求，纤维断裂强度为3.80 cN/dtex,断裂伸长率为27.5%,扁平度为4.0。     

缝纫线型超有光原丝品质均匀性的影响因素

探讨了纺丝工艺条件对原丝品质的影响。结果表明:2 400孔喷丝板,黏度0.642 dL/g,纺丝温度为284℃,主风道压力820 Pa,纺丝速度1 530 m/m in,生产的1.33 dtex超有光涤纶短纤维原丝品质稳定,断裂伸长率和断裂强度的不匀率小于10%。     

熔融纺丝速度对中间相沥青炭纤维性能的影响

以AR中间相沥青为原料,采用熔融纺丝法制备出中间相沥青纤维,再经预氧化和炭化处理得到中间相炭纤维。采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)及纤维拉力仪等手段,研究了熔融纺丝速度对中间相炭纤维直径、内部微观结构、纤维表面微观形貌及纤维力学性能的影响。研究结果表明,随着纺丝速度的增大,中间相沥青纤维平均直径减小,可纺性逐渐下降;当纺丝速度大于330m/min时,中间相炭纤维表面出现纵向纹理缺陷,纤维内部微观结构变得无序;在纺丝速度为330m/min时,炭纤维拉伸强度达到最大值1786MPa,此时纤维直径为11μm。     

原油上油方式生产50 dtex/24 f涤纶FDY的工艺探讨

为降低常规生产涤纶全拉伸丝(FDY)的能耗和减轻环保压力,在i-Box 32头纺FDY装置上,对以原油上油方式生产50 dtex/24 f涤纶FDY的工艺进行探讨。研究结果表明:当纺丝温度为286-290℃,采用90 mm板径的DIO组件、60-80目的金属砂、组件初始压力为14 MPa,冷却风压力为30 MPa,并采用合适的拉伸工艺和原油上油,增加可移动式超声波雾化加湿器,可生产出品质优良的50 dtex/24 f涤纶FDY。     

原油上油方式生产50 dtex/24 f涤纶FDY的工艺探讨

为降低常规生产涤纶全拉伸丝(FDY)的能耗和减轻环保压力,在i-Box 32头纺FDY装置上,对以原油上油方式生产50 dtex/24 f涤纶FDY的工艺进行探讨。研究结果表明:当纺丝温度为286-290℃,采用90 mm板径的DIO组件、60-80目的金属砂、组件初始压力为14 MPa,冷却风压力为30 MPa,并采用合适的拉伸工艺和原油上油,增加可移动式超声波雾化加湿器,可生产出品质优良的50 dtex/24 f涤纶FDY。     

中间相沥青的调制及其大直径炭纤维制备

以萘沥青为原料,分别采用常压聚合、加压聚合以及甲苯可溶组分加压聚合3种方式调制中间相沥青,并对制备的3种中间相沥青进行熔融纺丝、氧化稳定化和炭化处理制备大直径(约20μm)炭纤维,再利用相关测试仪器对制得的不同中间相沥青及其炭纤维进行分析和表征。结果表明:相同热处理条件下,加压聚合制备的中间相沥青较常压聚合的沥青液晶相转化程度高,分子取向优异,以其为原料制备的大直径炭纤维拉伸强度为840 MPa,明显高于常压聚合沥青所制炭纤维的拉伸强度(540 MPa)。萘沥青经甲苯抽提后灰分从790×10~(-6)降至180×10~(-6),以其可溶组分加压聚合制备的中间相沥青光学织构取向较好,所制大直径炭纤维的拉伸强度可达950 MPa。     

利用回收的己内酰胺生产拉伸丝

探讨利用回收的己内酰胺进行聚合纺丝生产拉伸丝的工艺 ,最佳工艺条件 :纺丝组件的海砂用量增加 1倍 ,纺丝温度 2 82℃ ,纺丝速度 3 80m/min ,侧吹风速度 0 .5～ 0 .8m/s ,拉伸倍数 5 .19,生产出合格的拉伸丝。     

管式保压蒸汽牵伸对高性能碳纤维用聚丙烯腈原丝性能的影响

采用管式保压蒸汽牵箱伸制备了高性能碳纤维用聚丙烯腈(PAN)基原丝。通过蒸汽压力和温度匹配实验,找到最佳蒸汽牵伸工艺和设备保压极限值。即蒸汽压力0.20MPa,蒸汽牵伸温度133℃,蒸汽牵伸倍率2.0为最佳蒸汽牵伸工艺,管式保压蒸汽牵伸箱保压极限值为0.38MPa。利用XRD广角衍射仪考察了不同压力、不同牵伸倍率条件下原丝结晶取向度,结果得出蒸汽压力为0.38MPa,蒸汽牵伸温度为150℃,蒸汽牵伸倍率为2.0时结晶度、取向度最大,分别为54.2%和89.9%。利用X射线小角散射(SAXS)对比了两种不同蒸汽牵伸工艺下原丝的孔径尺寸及分布。实验结果表明,管式保压蒸汽牵伸制备原丝与过热蒸汽牵伸制备原丝相比,最小微孔比例增大3%,分形维数减小0.20。最佳工艺条件下管式保压蒸汽牵伸制备原丝对应的碳丝强度比过热蒸汽牵伸制备原丝对应的碳丝强度高0.50GPa。