ptfe乳液的凝胶纺丝及其性能研究

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1、浙江理T大学硕士学位论文PTFE乳液的凝胶纺丝及其性能研究摘要随着当今科学技术的发展，尤其是在尖端领域、国防工业以及其它国民经济部门的飞速发展，人们对纤维的性能要求越来越高、使用环境的要求越来越苛刻。聚四氟乙烯(PTFE)纤维作为一种高性能纤维，具有耐强酸、耐强碱、耐高温性能，被广泛应用于垃圾焚烧和过滤材料等领域。由于PrI'FE本身结构的特殊性决定了不能用传统的溶液纺丝、熔融纺丝；一般在生产中采用乳液纺丝、糊料挤压法和薄膜切割法，其中乳液纺丝最为成熟。但乳液纺丝存在以下缺陷：1．PTFE乳液一般在40—50℃使用，高温则破乳，而采用的载体聚乙烯醇(PVA)1799需在95℃溶解，低温会

2、出现结皮，两者混合纺丝时温度要求苛刻。2．载体的用量较大，烧结去除困难。鉴于此缺陷，本研究采用常温可溶解的PVA2488，通过硼酸和PVA形成凝胶将PTFE乳液进行凝胶纺丝，从而达到减少了载体PVA的用量的目的，减轻后序烧结过程的压力，并开展了关于PTFE和PVA复合纤维的研究工作。本论文首先利用PTFE乳液与PVA共混制备纺丝原液，在原液中添加硼酸螯合剂，从而制备得到稳定、均匀的共混原液，对原液的流变性能进行了研究，结果表明，各配比的PTFE／PVA共混纺丝原液均属于非牛顿剪切变稀型流体，非牛顿指数n随原液温度的升高而增大，但随PTFE乳液的相对分子量、共混纺丝液浓度和交联剂用量的增大

3、而减小；结构粘度指数随温度的升高而减小，但随PTFE乳液的相对分子量、共混纺丝液浓度和交联剂用量的增大有所增大：粘流活化能表明了随着共混纺丝液中PVA量的增加，零切粘度对温度越敏感，因此在纺丝过程中共混纺丝液的温度需控制在适度范围内，这为纺丝工艺条件的确定奠定了基础。其中，采用PTFE(FR301A)乳液和PVA配制成浓度为46％、硼酸用量0．2％的共混纺丝液在20℃下纺丝效果较好，纺制的纤维较均匀。本论文对PTFE／PVA复合纤维的结构与性能进行了表征，凝胶机制表明通过凝胶纺丝大大减少PVA用量，比传统用量减少70％，经过凝固浴，纤维强度由原纤的0．02增加到0．07eN／dt；纤维的

4、表面和横截面形貌观察结果表明复合纤维表面光浙江理下大学硕七学位论文滑，横截面成圆形；纤维的红外光谱和热性能表明了PVA与硼酸发生了交联作用，但与PTFE孚[,液只是简单的物理共混：纤维的X一射线衍射表明，复合纤维的结晶度较高为76．6％。最后，本论文对复合纤维的烧结成型进行了研究，烧结条件表明随着烧结时间的延长、烧结温度的提高，PVA的残余量减少，当烧结温度高于PTFE熔点时，纤维性能提高明显；复合纤维中添加不同PVA的量对纤维烧结后力学性能影响表明，只有当烧结温度高于PTFE熔点时，随着PVA使用量减少，纤维的力学性能提高明显；对于复合纤维在烧结过程中存在变脆这一现象，引入氧化剂进行快

5、速烧结使纤维在烧结过程中越过变脆阶段进行研究；结果表明，随着氧化剂氧化性增强、烧结时问延长、烧结温度提高、氧化剂浓度增大，PVA的残余量减少；当烧结温度较低时，纤维强度虽未得到明显提高，但仍然具有一定韧性，从而缓解纤维变脆现象；当温度较高时，纤维的力学性能表现优越，便于顺利牵伸。实际研究得知，在烧结温度为380。C、烧结时间为lmin、选用Na2S208作为氧化剂且浓度为6％时，纤维的力学性能较好，便于纤维的顺利牵伸；PTFE纤维的后序牵伸研究表明最佳热牵伸条件为，热牵伸温度340。C、热牵伸倍数5倍、热定型时间2min。关键词：PTFE孚[液PVA凝胶纺丝复合纤维烧结浙江理工人学硕十学

6、位论文StudyOntheGel-spinningOfPTFEEmulsionandPropertiesAbstractWiththeadvancementofcurrentscienceandtechnology,especiallyontipfields，defenseindustryandothernationaleconomy,therequirementsoffibersperformancearemuchhigher,andtherequirementsofuseenvironmentaremuchharsher．Asal【indofhighperformancefiber,

7、PTFEfiberhavebeenusedwidelyinwasteincinerationandfiltrationmaterialsbecauseofitsespeciallyexcellentperformancessuchasstrongacidresistance，strongalkaliresistanceandSOon．Asaresultofspecials仃uctureofPTFE，PTFECan’tbespunby