聚丙烯腈基碳纖維原絲在干濕法紡絲中的凝固成型機理的研究.pdf

1、聚丙烯腈(PAN)基碳纖維具有高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕的優(yōu)良性能，廣泛應用于化工、機械、航空等方面。 我國的聚丙烯腈基碳纖維質量與國外相比差距巨大，原絲品質是其瓶頸。由于原絲、碳纖維等核心技術形成專利，文獻報道不多，因此闡明原絲成型機理對于從根本上提高我國聚丙烯腈基碳纖維的質量具有重大意義。纖維科學中對聚合物溶液復合體系熱力學、對絲條組分變化過程及與纖維徑向結構關系等研究和闡明不足，對溶劑/高聚物/非溶劑體系的成型機理研究

2、尚不充分。 本文以Fick定律為基礎建立了溶劑和非溶劑在纖維原絲中的徑向擴散數學模型，得出了溶劑和非溶劑的濃度隨時間和徑向坐標的變化規(guī)律。結果表明溶劑和非溶劑在極短的時間內迅速擴散出或擴散入纖維原絲，在原絲半徑方向呈極不均勻分布；溫度能顯著改變溶劑和非溶劑的擴散速率；改變紡絲液和凝固浴組分濃度，并不改變溶劑或非溶劑的濃度臨界點位置，但能改變溶劑和非溶劑沿半徑的分布。 紡絲液在凝固浴中發(fā)生的液—液相分離是聚丙烯腈基碳纖維原

3、絲成型的重要過程。組分間的相互作用參數對相分離有重要影響，因此研究相互作用參數就十分必要。文章建立了一個液體混合的Gibbs能變模型，并借此得出相互作用參數與組分濃度和溫度的關系式。 文章分析了纖維的固化機理，指出固化機理有三個：凍膠、結晶和玻璃化轉變，其中蘊晶結構對聚丙烯腈基碳纖維原絲結構有重要影響。 文章最后綜合分析了聚丙烯腈基碳纖維原絲孔洞、皮芯結構的形成機理以及空氣層對原絲結構的主要影響。文章指出：自然離漿、熱致