對(duì)位芳綸熱處理及纖維的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、對(duì)位芳香族聚酰胺纖維具有高強(qiáng)高模、耐高溫和耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)異性能，被廣泛用于國防軍工、航空航天、輪胎簾子線以及土木建筑等領(lǐng)域。目前我國已建立了芳綸纖維生產(chǎn)流水線，但關(guān)鍵技術(shù)還沒取得突破，離大規(guī)模穩(wěn)定化生產(chǎn)還有很大距離。其中存在的主要問題是纖維力學(xué)性能還有待提高。本文設(shè)計(jì)了不同的后處理工藝熱處理纖維，并結(jié)合同步輻射實(shí)驗(yàn)，研究了熱處理工藝條件對(duì)纖維產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與性能的影響規(guī)律，為對(duì)位芳香族聚酰胺纖維力學(xué)性能的優(yōu)化提供基礎(chǔ)和理論指導(dǎo)。
　　

2、論文首先就國產(chǎn)芳綸1414纖維與杜邦公司Kevlar29纖維進(jìn)行了力學(xué)性能和晶體結(jié)構(gòu)比較，并利用同步輻射微聚焦衍射技術(shù)研究了PPTA單絲徑向方向上結(jié)晶和取向的差異，同時(shí)分析了PPTA纖維的熱分解動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明：相比杜邦Kevlar29纖維，國產(chǎn)芳綸1414纖維的拉伸模量和斷裂強(qiáng)度較低，強(qiáng)度分散系數(shù)大，強(qiáng)度分布不均勻，結(jié)晶度和取向較低。纖維皮層具有較高的結(jié)晶度和取向度。Friedman方法計(jì)算得到的PPTA纖維在空氣中的第一失重峰、第二

3、失重峰處的分解活化能為33.08KJ/mol和67.84KJ/mol。
　　其次，對(duì)PPTA纖維進(jìn)行了多種方式的后處理，包括松弛熱處理、張力熱處理及濕纖維張力熱干燥法等，研究了不同后處理?xiàng)l件（熱處理溫度、熱處理張力、熱處理時(shí)間、濕纖維含水率）對(duì)纖維力學(xué)性能的影響，并比較了熱處理前后纖維熱性能、化學(xué)結(jié)構(gòu)、取向、表面形貌的變化。結(jié)果表明：張力熱處理下纖維的斷裂強(qiáng)度略有下降，拉伸模量隨著熱處理溫度升高而明顯增加，并在400℃時(shí)出現(xiàn)最大值

4、；纖維拉伸模量隨著熱處理張力的增加而增加。熱拉伸處理下纖維的拉伸模量最高可達(dá)845.64cN/dtex，相比原絲提高了近1倍，但是斷裂強(qiáng)度損失較大。含水率大于30％的PPTA濕纖維在張力下110℃熱干燥處理后，其拉伸模量會(huì)顯著提高。熱處理后纖維的取向和熱穩(wěn)定性有所提高，化學(xué)結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化，纖維表面變得粗糙。
　　最后，論文以PPTA原絲的張力熱處理為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，并結(jié)合同步輻射廣角X射線衍射（WAXD）及小角X射線散射(SAXS)技術(shù)

5、對(duì)不同熱處理?xiàng)l件后纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)行了深入的研究，并對(duì)PPTA纖維的力學(xué)性能與晶體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進(jìn)行了初步的探討。結(jié)果表明：張力熱處理下，隨著熱處理溫度的升高，結(jié)晶程度更加完善，結(jié)晶度、晶粒尺寸、晶區(qū)取向度增大，當(dāng)溫度超過400℃后，晶粒停止生長，致使結(jié)晶度下降。隨著熱處理張力的增大，結(jié)晶度、晶粒尺寸、晶區(qū)取向度增大。張力熱處理后，纖維晶胞尺寸 c軸變大，a軸也變大；其中c軸尺寸呈現(xiàn)出與結(jié)晶度、晶粒尺寸和晶區(qū)取向一樣的變化趨勢。PPTA