不同牽伸倍數(shù)的聚丙烯腈原絲的結(jié)構(gòu)表征及其力學(xué)性能研究.pdf

1、聚丙烯腈（Polyacrylonitrile-PAN）纖維是制備高性能碳纖維的重要前驅(qū)體之一。原絲的性質(zhì)對其最終產(chǎn)品碳纖維有著舉足輕重的影響。因此，研究聚丙烯腈原絲的微觀結(jié)構(gòu)與其力學(xué)性能的關(guān)系，對改善碳纖維的質(zhì)量和性能是至關(guān)重要的。
　　 本論文利用X-射線粉末衍射、X-射線極圖、聲速法、雙折射法、顯微紅外二向色性法、掃描電子顯微鏡以及單絲拉伸等測試手段并結(jié)合模型及理論對具有不同拉伸倍數(shù)的聚丙烯腈原絲的微觀結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了系統(tǒng)的

2、實(shí)驗(yàn)研究和理論預(yù)測。其結(jié)果表明：由于纖維一級牽伸的倍數(shù)十分有限，因此必須采用二級或多級牽伸使纖維具備所需要的力學(xué)性能；原絲表面存在多種形態(tài)的各種缺陷，應(yīng)最大限度地減少缺陷數(shù)目和減小缺陷尺寸，這也對紡絲技術(shù)及設(shè)備也提出了更高的要求；由X-射線粉末衍射得到的兩組原絲的結(jié)晶度均隨拉伸倍數(shù)的增加而增加，而晶面間距沒有太大變化；由聲速法、雙折射法、極圖法和紅外二向色性法測定的取向度表明原絲的取向系數(shù)均隨拉伸程度的增加而提高，適當(dāng)?shù)臓可煊欣谛纬擅?/p>

3、實(shí)的取向結(jié)構(gòu)，從而改善其力學(xué)性能，但牽伸過程中應(yīng)控制一定的張力；由X-射線衍射極圖測得的取向度與Crawford和Kolsky的假仿射模型有較好的吻合，同時計(jì)算得出當(dāng)一級牽伸溫度為50℃和二級牽伸溫度為150℃時有效拉伸倍數(shù)中p和g值分別為0.49和0.98，表明高溫二級牽伸對有效形變率的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一級牽伸；原絲的拉伸模量、斷裂強(qiáng)度等力學(xué)性能也隨著拉伸倍數(shù)的增加而增加。表明紡絲過程中適度牽伸，可使原絲兼具高強(qiáng)度和適當(dāng)彈性的特點(diǎn)，從而達(dá)