PAN-DMSO-水三元體系相分離和原絲成形機理的研究.pdf

1、碳纖維具有高比強度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕等一系列優(yōu)異性能,作為先進復合材料的增強纖維,目前己被廣泛的應用在各個領域。尤其是高性能碳纖維,在建筑補強、石油工業(yè)、海洋開發(fā)、汽車工業(yè)、交通運輸及體育娛樂等民用方面也用途廣泛,用量相當可觀。我國與國外的聚丙烯腈碳(PAN)纖維差距巨大,特別是高性能原絲方面的工作還比較欠缺,原絲質(zhì)量己經(jīng)成為阻礙國內(nèi)高性能碳纖維發(fā)展的瓶頸。纖維的凝固成形對初生纖維及最終的PAlN原絲結構和性能有著重要的影響,目

2、前,原絲的凝固成形機理還不明確,因此有必要對原絲的凝固成形機理進行深入的研究,這有利于對原絲的結構進行預期的控制,獲得滿足制備高性能碳纖維要求的原絲。無論是濕法紡絲還是干濕法紡絲,纖維在凝固成形過程中都會發(fā)生相分離,聚合物析出,纖維成形。凝固成形條件不同,相分離的途徑也不同,初生纖維的形態(tài)結構和性能會有極大的差異。因此,研究PAN-DMSO-水三元體系的相分離機理具有重要的意義。
　　本文采用濁點滴定法研究了PAN-DMSO-水三

3、元體系的凝固成形時的相變行為,獲得不同溫度下的PAN-DMSO-水三元相圖,指導紡絲原液的制備及凝固成形條件的設置,紡制出理想結構的PAN原絲。迄今為止,這項工作僅有少量研究文獻報道,但研究均不深入。研究結果表明;濁點滴定法測定體系濁點組成,精度高,相對平均偏差小,實驗簡單,方法可行。當體系達到相分離時,濁點曲線上各點成分有一定線性關系且線性好(R~2＞0.9936),根據(jù)該線性關系可推導出高聚合物濃度的濁點成分,成功繪制PAN-DMS

4、O-水體系的雙節(jié)線,獲得不同溫度下的PAN-DMSO-水三元相圖。凝固浴溫度、凝固浴濃度和紡絲原液組成對于纖維成形過程中相分離的途徑以及成形纖維的結構性能有重要的影響,根據(jù)三相圖,可調(diào)節(jié)凝固浴溫度、凝固浴濃度和紡絲原液(如改變紡絲原液中的含水率)組成來控制濕法和干濕法紡絲過程中的相分離途徑。濕法、干濕法紡絲是個濃縮凝固過程,PAN原絲凝固成形過程中相分離只能采取在臨界點上方從起始點進入聚合物含量升高的不穩(wěn)區(qū)的途徑進行分相;紡絲原液組成越