高分子量聚丙烯腈基碳纖原絲紡絲成型工藝的研究.pdf

1、碳纖維因其擁有高含碳量,高強(qiáng)度,高模量和優(yōu)越的機(jī)械性能及化學(xué)穩(wěn)定性,廣泛應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域。要想生產(chǎn)高性能碳纖維必須擁有十分優(yōu)質(zhì)的碳纖維原絲,聚丙烯腈(PAN)原絲是目前生成碳纖維最主要的原料。在碳纖維的生產(chǎn)過(guò)程中,原絲的性能是制約碳纖維性能的主要因素。影響原絲性能的因素主要有聚合體中共聚單體類型,紡絲方法,凝固浴條件參數(shù)及工藝,熱水及高壓蒸汽牽伸工藝,干燥致密化程度工藝,上油工藝等等。
　　 基于此我們對(duì)高分子量聚丙烯腈的合

2、成以及紡絲做了大量的工作,為了得到更加優(yōu)質(zhì)的碳纖維原絲,本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)放在原絲的生產(chǎn)工藝上,尤其是在凝固浴的工藝上。為了得到更好的初生纖維的形貌以及性能,用正交試驗(yàn)的方法設(shè)計(jì)三因素(三種凝固浴參數(shù):凝固浴溫度,凝固浴濃度,凝固浴中初生纖維負(fù)牽伸倍數(shù))。通過(guò)多種水平試驗(yàn),得到很多不同參數(shù)的絲束。通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)觀察初生纖維的表面形貌和斷面微觀形貌,通過(guò)X射線衍射儀(XRD)分析結(jié)晶及晶粒尺寸大小,以及電子單纖維強(qiáng)力機(jī)測(cè)試初生纖維的

3、強(qiáng)度,得出三種凝固浴參數(shù)對(duì)初生纖維圓形橫截面形狀的影響大小程度為:凝固浴濃度＞凝固浴表觀負(fù)牽伸倍數(shù)＞凝固浴溫度。三種凝固浴參數(shù)對(duì)初生纖維結(jié)晶度的影響,得到影響大小順序是:凝固負(fù)牽伸比＞凝固浴濃度＞凝固浴溫度。最后得出確立了一條最優(yōu)越的凝固浴工藝參數(shù),在凝固浴濃度為80％,凝固浴表觀負(fù)牽伸倍數(shù)為0,凝固浴溫度為40℃時(shí)得到的高分子量PAN濕法紡絲初生纖維,不僅具有優(yōu)異的表觀形貌和圓形橫截面,還具有良好的物理機(jī)械性能。
　　 牽伸工