pandmso体系干湿法纺丝初生纤维结构调控的研究

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1、学位论文数据集中图分类号TQ342．31学科分类号0703论文编号1001020120292密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名苏华学号2009000292获学位专业名称化学获学位专业代码070300课题来源科技部“973”课题研究方向高性能PAN纤维的制备论文题目PAN／DMSO体系干湿法纺丝初生纤维结构调控的研究关键词PAN／DMSO体系；干湿法纺丝；初生纤维；结构调控论文答辩日期2012．05—18木论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师童元建副研究员北京化工大学碳纤维评阅人1李常清副研究员北京化工大学碳纤维评阅人

2、2曹维宇副研究员北京化工大学碳纤维评阅人3评阅人4评阅人5答辩委员会主席罗瑞盈教授北京航空航天大学复合材料答辩委员1徐棵华教授北京化工大学碳纤维答辩委员2刘杰教授北京化工大学碳纤维答辩委员3迟伟东教授北京化工大学碳纤维答辩委员4田艳红副教授北京化工大学碳纤维答辩委员5注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745．9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要PAN／DMSO体系干湿法纺丝初生纤维结构调控的研究本论文以PAN／DMSO浓溶液

3、为研究对象，利用流变测试表征手段，研究了PAN／DMSO溶液的剪切流变行为和拉伸流变行为，并根据Tanner粘弹流体挤出胀大方程，对纺丝过程中溶液的挤出胀大过程成功实现了数值模拟；在此基础上通过干湿法纺丝制备了PAN初生纤维，借助光学显微镜、SEM、AFM、XRD等表征手段研究了纺丝溶液的剪切和拉伸对PAN初生纤维表截面形态和聚集态结构的影响，阐述了PAN／DMSO体系干湿法纺丝凝固成形过程中空气层对纤维表截面形态的作用。研究结果表明：(1)PAN／DMSO浓溶液的零切粘度随浓度的提高呈指数增大，随温度的升高呈线性下降；体系符合聚合物溶液的切力变稀特性，并且在低浓度下存在切力变稀的转折点。(

4、2)根据Tanner粘弹流体挤出胀大方程，结合PAN／DMSO溶液剪切流变数据，数值模拟了不同喷丝头剪切下的挤出胀大比；随着挤出速度的提高，即喷丝头剪切速率的增加，挤出胀大比基本呈线性增加。(3)PAN浓溶液随剪切速率的提高存在粘弹转变点，粘弹转变点随浓度的提高呈指数下降，随温度的升高呈线性增大。(4)干湿法纺丝过程中，纺丝溶液的喷丝头剪切基本不影响初生纤维的截面形态，提高喷丝头牵伸有利于制备圆形截面PAN初生纤T北京化工大学硕士学位论文维。(5)喷丝头剪切和牵伸影响初生纤维的表面形态。聚合物细流在凝固双扩散下会先形成柔软的皮层，细流内部未凝固的聚合物分子由于弹性回复使得丝条内部产生应力，在

5、应力作用下柔软皮层发生形变，从而产生不平整的表面结构。在一定凝固成形条件下，随着PAN浓溶液挤出速度的增大，PAN初生纤维的表面粗糙度先减小然后增大；随着牵伸的增大，PAN初生纤维的表面粗糙度逐渐增大。(6)在干湿法纺丝过程中，喷丝头剪切和牵伸对PAN初生纤维结晶度和晶粒尺寸的影响不明显，初生纤维的晶区取向因子随PAN浓溶液挤出速度和牵伸的提高逐渐增大。关键词：PAN／DMSO体系；干湿法纺丝；初生纤维；结构调控IIABSTRACTSTUDYONTHESTRUCTUREREGUL』钥【’IoNoFAS．SPUNFIBERINDRY二JETWETSPINNINGFORPAN／DMSOSOLUT

6、IONInthisthesis，therheologicalbehaviorofPAN／DMSOsolutionwasstudied，firstlyusingrheologicalcharacterizationmethod，theshearedandextensionalrheologicalbehaviorofPAN／DMSOsolutionhasbeenstudiedindetail，accordingtoTannerextrusionswellofviscoelasticfluidequation，theextrusionswellnumericalsimulationofspinn

7、ingsolutionhasbeensuccessfullyimplemented；usingdry-jetwetspinningprocessforpreparationofPANas—spunfibers，thesurfaceandcross—sectionshapeandaggregationstructureofPANas—spunfibersweretestedbymeansofopticalmic