PAN取向分子熱松弛行為控制研究.pdf

1、聚丙烯腈(PAN)纖維是制備碳纖維的重要前驅(qū)體，其取向結(jié)構(gòu)會(huì)影響至PAN基碳纖維的取向。PAN纖維的取向結(jié)構(gòu)是在紡絲成型過程中受到拉伸作用所形成的。但紡絲過程中PAN纖維會(huì)形成受迫高彈形變，其中的取向分子在受熱條件下在熵彈回復(fù)力的作用下會(huì)出現(xiàn)物理收縮為代表的熱松弛行為，進(jìn)而發(fā)生取向損失和一系列結(jié)構(gòu)變化。因此，通過控制PAN取向分子的熱松弛行為，可以對PAN纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，有助于獲得優(yōu)良結(jié)構(gòu)的PAN原絲和碳纖維。
　　本文

2、通過動(dòng)態(tài)機(jī)械分析儀(DMA)，熱機(jī)械分析儀(TMA)等手段研究了PAN纖維的熱松弛行為，并通過PAN纖維高溫蠕變實(shí)驗(yàn)來研究其高溫黏彈性。在此基礎(chǔ)上，本文創(chuàng)新性地利用PAN纖維高溫反應(yīng)生成交聯(lián)結(jié)構(gòu)的特性，與物理手段張力和溫度一道對取向分子的熱松弛行為進(jìn)行控制。最后，控制熱松弛行為后的纖維聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，力學(xué)性能等進(jìn)行表征，得到如下結(jié)論:
　　1、經(jīng)研究表明，PAN取向分子的熱松弛行為就是紡絲過程中產(chǎn)生的高彈形變的回復(fù)過程，高彈形變越大，

3、纖維的內(nèi)應(yīng)力和尺寸收縮率就越大。高彈形變的回復(fù)過程主要與溫度和張力有關(guān)。纖維中可以回復(fù)的高彈形變一般在10％左右。PAN纖維高溫下的化學(xué)反應(yīng)對纖維熱松弛行為有抑制作用。
　　2、PAN纖維在高溫下，普彈模量、高彈模量和本體黏度均隨溫度升高下降，但是化學(xué)反應(yīng)的作用又使松弛時(shí)間出現(xiàn)了隨溫度下降再增大的趨勢。采用施加張力和提高溫度的方式處理纖維可以控制PAN取向分子的熱松弛行為。
　　3、在紡絲過程中提高熱處理溫度，促使PAN纖維