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文檔簡介
1、碳纖維因其優(yōu)異的力學性能在諸多領域中得到廣泛的應用。作為PAN基碳纖維前驅體的PAN原絲,其性能和品質是提高PAN基碳纖維力學性能的關鍵。原絲的力學性能與取向規(guī)整度密切相關,而纖維的取向是在牽伸過程中形成的,因此有必要探究影響纖維可牽伸性的因素,從可牽伸性入手研究PAN原絲的力學性能變化。目前針對可牽伸性的研究較少,僅從某些紡絲液聚合條件的改變中發(fā)現(xiàn)可牽伸性發(fā)生了變化,并未深入探究影響可牽伸性的結構因素。初生纖維作為牽伸的對象,其結構必
2、然會對可牽伸性造成影響。而初生纖維的結構除了受凝固浴溫度、濃度及牽伸等外界因素的影響外,還受到紡絲液的本質特征—其粘彈性的影響。因此本文通過對紡絲液粘彈性—初生纖維結構—纖維可牽伸性—纖維取向及力學性能之間相關性的建立,得出以下結論:
1、初生纖維的皮芯結構、孔隙、均質性、結晶度等會綜合影響纖維的可牽伸性。由凝固浴溫度得到的初生纖維結構對纖維可牽伸性的影響因素與凝固浴濃度的相同。影響纖維可牽伸性的結構會在紡絲過程中遺傳和繼承,
3、進而對纖維在高壓蒸汽牽伸處的可牽伸性。
2、紡絲液粘性與其初生纖維可牽伸性之間存在負相關性,在諸多影響因素中,結晶度增大是纖維可牽伸性下降的主要原因。隨紡絲液粘性提升,紡絲液粘度從2000泊升至2500泊時,纖維的結晶度迅速升高且纖維的可牽伸性隨之下降;紡絲液粘度從2500泊升至5000泊時,纖維的結晶度升高幅度縮小且纖維的可牽伸性也有所下降。紡絲液彈性與其初生纖維可牽伸性之間也存在相似的負相關性。隨彈性升高,其初生纖維結晶度
4、升高,可牽伸性下降。
3、PAN溶液體系親水性提高,有效減緩溶液凝固過程中的相轉變,有利于自結晶傾向明顯的PAN大分子形成結晶,從而提高了初生纖維的結晶度,纖維的可牽伸性下降。
4、不同粘彈性的PAN溶液體系,在相同的凝固條件下,具備不同的牽伸-取向行為,低粘度的溶液體系,不僅具有較好的纖維可牽伸性,而且其取向隨牽伸倍率呈持續(xù)平穩(wěn)增長。在相同牽伸條件下,可牽伸性較好的纖維因取向效率低導致纖維取向度低,拉伸模量隨之降低
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