PTFE乳液的凝膠紡絲及其性能研究.pdf

1、隨著當今科學技術的發(fā)展，尤其是在尖端領域、國防工業(yè)以及其它國民經濟部門的飛速發(fā)展，人們對纖維的性能要求越來越高、使用環(huán)境的要求越來越苛刻。聚四氟乙烯(PTFE)纖維作為一種高性能纖維，具有耐強酸、耐強堿、耐高溫性能，被廣泛應用于垃圾焚燒和過濾材料等領域。
　　 由于PTFE本身結構的特殊性決定了不能用傳統(tǒng)的溶液紡絲、熔融紡絲；一般在生產中采用乳液紡絲、糊料擠壓法和薄膜切割法，其中乳液紡絲最為成熟。但乳液紡絲存在以下缺陷：1.PT

2、FE乳液一般在40-50℃使用，高溫則破乳，而采用的載體聚乙烯醇(PVA)1799需在95℃溶解，低溫會出現結皮，兩者混合紡絲時溫度要求苛刻。2.載體的用量較大，燒結去除困難。鑒于此缺陷，本研究采用常溫可溶解的PVA2488，通過硼酸和PVA形成凝膠將PTFE乳液進行凝膠紡絲，從而達到減少了載體PVA的用量的目的，減輕后序燒結過程的壓力，并開展了關于PTFE和PVA復合纖維的研究工作。
　　 本論文首先利用PTFE乳液與PVA共

3、混制備紡絲原液，在原液中添加硼酸螯合劑，從而制備得到穩(wěn)定、均勻的共混原液，對原液的流變性能進行了研究，結果表明，各配比的PTFE/PVA共混紡絲原液均屬于非牛頓剪切變稀型流體，非牛頓指數n隨原液溫度的升高而增大，但隨PTFE乳液的相對分子量、共混紡絲液濃度和交聯(lián)劑用量的增大而減小；結構粘度指數隨溫度的升高而減小，但隨PTFE乳液的相對分子量、共混紡絲液濃度和交聯(lián)劑用量的增大有所增大：粘流活化能表明了隨著共混紡絲液中PVA量的增加，零切粘

4、度對溫度越敏感，因此在紡絲過程中共混紡絲液的溫度需控制在適度范圍內，這為紡絲工藝條件的確定奠定了基礎。其中，采用PTFE(FR301A)乳液和PVA配制成濃度為46％、硼酸用量0.2％的共混紡絲液在20℃下紡絲效果較好，紡制的纖維較均勻。
　　 本論文對PTFE/PVA復合纖維的結構與性能進行了表征，凝膠機制表明通過凝膠紡絲大大減少PVA用量，比傳統(tǒng)用量減少70％，經過凝固浴，纖維強度由原纖的0.02增加到0.07cN/dt；纖

5、維的表面和橫截面形貌觀察結果表明復合纖維表面光滑，橫截面成圓形；纖維的紅外光譜和熱性能表明了PVA與硼酸發(fā)生了交聯(lián)作用，但與PTFE乳液只是簡單的物理共混：纖維的X-射線衍射表明，復合纖維的結晶度較高為76.6％。
　　 最后，本論文對復合纖維的燒結成型進行了研究，燒結條件表明隨著燒結時間的延長、燒結溫度的提高，PVA的殘余量減少，當燒結溫度高于PTFE熔點時，纖維性能提高明顯；復合纖維中添加不同PVA的量對纖維燒結后力學性能影

6、響表明，只有當燒結溫度高于PTFE熔點時，隨著PVA使用量減少，纖維的力學性能提高明顯；對于復合纖維在燒結過程中存在變脆這一現象，引入氧化劑進行快速燒結使纖維在燒結過程中越過變脆階段進行研究；結果表明，隨著氧化劑氧化性增強、燒結時間延長、燒結溫度提高、氧化劑濃度增大，PVA的殘余量減少；當燒結溫度較低時，纖維強度雖未得到明顯提高，但仍然具有一定韌性，從而緩解纖維變脆現象；當溫度較高時，纖維的力學性能表現優(yōu)越，便于順利牽伸。實際研究得知，