溶液拉伸纺丝法制备高性能聚丙烯腈纤维.pdf

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1、中文摘要碳纤维的生产过程中，。原丝的生产是关键的一步。原丝的许多缺陷会直接遗传到碳纤维成品上，对其质量造成直接影响。研究纺丝工艺参数对原丝性能的影响有利于工业生产的改进，因此具有十分重要的意义。本论文采用溶液聚合方法制备PAN纺丝液，并且自制一种新的纺丝设备，在干喷湿纺纺丝基础上进一步扩大空气层高度，使其达到5～50cm，此时在高倍的牵伸作用下，分子链有足够时间发生取向，并生成蕴晶结构，初生纤维在取向和结晶的共同作用下发生固化，可以省去凝固浴这一步骤。在聚合条件、拉伸工艺等其他工艺条件不变情况下，改变纺丝工艺参数(卷丝速率、注射速率、空气层高度)，通过XRD、SEM以及力学性能测试等方法研究

2、纺丝工艺参数对PAN原丝性能的影响。通过对不同条件下原丝的结晶度进行测定，我们发现不论在无凝固浴条件下还是有凝固浴条件下，原丝的结晶度随卷丝速率的增加而增加，随注射速率的增加而减少，随空气层高度的增加而增加。通过分析原丝的力学性能，发现拉伸强度与初始模量都随卷丝速率增加而增加，随注射速率增加而减小，随空气层高度增加而增加。通过对有凝固浴和无凝固浴条件下的原丝力学性能进行对比，发现在相同卷丝速率、注射速率、空气层高度下无凝固浴条件下的原丝力学性能都优于有凝固浴条件下的原丝。关键词：PAN原丝；结晶；卷丝速率；注射速率；空气层高度黑龙江大学硕士学位论文删AbstractPANfiberprodu

3、ctionisacriticalstepincarbonfiberproductionprocess．ManyofdeficienciesofthePANfiberwilldirectlyinherittocarbonfiber．ResearchspinningprocessparametersaffectedtheperformanceofthePANfiberisconducivetotheimprovementofindustrialproduction，andthereforehasgreatsignificance．Inthisthesis，solutionpolymerizati

4、onwasadoptedtopreparePANspinningsolution．Wepresentanewspinningmethodforpreparingpolyacrylonitrile(PAN)precursorfiber．Onthebasisofthedry-jetwetspinningmethodfurtherexpandtheairlayerheightto5-50cm．Theas-spunfibersgotahighdrawnratioandwerepartlyoriented．Duotothecombinedeffectoftheorientationandcrystal

5、lizationtheas-spunfibersolidified．Inthecaseoftheotherconditionsunchanged，wechangethespinningprocessparameters．SpinningprocessparametersaffectingtheperformanceofthePANfiberwerestudiedbyScanningElectronMicroscopy(SEM)，X-raydiffractionandsinglefibertensiletest．Bydeterminingthedegreeofcrystallinityofth

6、ePANprecursorfibersunderdifferentconditions，wefoundthatwhetherinthenocoagulationbathconditionorinthecoagulationbathcondition，thedegreeofcrystallinityofthePANprecursorfiberisincreasedwiththeincreaseofthespeedoftake—upbobbinandairlayerheight,reducedwiththeincreaseofinjectionrate．Thoughtheanalysisofth

7、emechanicalpropertiesofthePANprecursorfiber，wefoundthatthetensilestrengthandinitialmoduluswasincreasedwiththeincreaseofthespeedoftake—upbobbinandairlayerheight，reducedwiththeincreaseofinjectionrate．Bycontra