聚丙烯腈溶液改性及后續(xù)工藝.pdf

1、高質(zhì)量的PAN紡絲原液是制備優(yōu)質(zhì)PAN原絲的基礎，本文通過使用無機鹽，水和碳納米管對聚丙烯腈溶液進行改性處理，將制備的紡絲原液進行濕法紡絲得到初生纖維，并通過掃描電鏡、X射線衍射、紅外光譜分析、元素分析以及纖度強度測定等測試方法對初生纖維的結(jié)構(gòu)和性能進行了表征，進而分析改性劑對初生纖維結(jié)構(gòu)性能的影響。
　　黏度是化學纖維生產(chǎn)過程中最重要的工藝控制指標之一。通過在聚丙烯腈共聚物溶液加入一些無機鹽從而會使其黏度下降。通過比較LiCl、

2、NaCl、KCl、NH4Cl和NH4HCO3五種不同無機鹽對于紡絲溶液黏度的影響，得出LiCl和NH4HCO3降低黏度的效果最好。以不同無機鹽紡絲原液制備的初生纖維表面形貌光滑，沒有明顯的溝槽，結(jié)構(gòu)缺陷少。同時初生纖維結(jié)晶度都有不同程度的升高，晶粒尺寸變化不大，其中加入LiCl和NH4HCO3制備的初生纖維結(jié)晶度最高，晶粒尺寸也相對較小。但是纖維的纖度增大，最大幅度為42.3％，強度和斷裂伸長率都有一定的下降，強度下降的最大幅度為9.4

3、％，斷裂伸長率下降的最大幅度為13.3％，對于后續(xù)牽伸工藝有一定的影響。
　　水的加入會使紡絲原液的初始狀態(tài)發(fā)生變化，從而導致纖維的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。隨著PAN紡絲原液中水含量的增加，溶液黏度先下降后上升，在水含量達到5wt％時制備的紡絲原液黏度達到最低點，由于紡絲原液中水的存在，改變了聚合物溶液中各組分間的相互作用，導致聚合物高分子鏈段重排，高分子從溶脹狀態(tài)向折疊狀態(tài)轉(zhuǎn)變，紡絲液的黏度增大，抑制了小分子的傳遞，減緩了非溶劑和溶劑雙擴

4、散的速度，使纖維凝固速度更加緩和，有利于得到結(jié)構(gòu)均勻致密的纖維。紡絲原液的組成越接近相分離點時的組成，更易快速分相，初始纖維的結(jié)構(gòu)也就越好，纖維越致密，分子鏈排列越緊密，結(jié)晶度和結(jié)晶尺寸也越大。
　　碳納米管(CNTs)是準一維納米材料，因此，利用CNTs添加劑對聚合物體系進行改性已經(jīng)成為制備高性能聚合物纖維材料的一種有效途徑。隨著PAN紡絲原液中CNTs含量的增加，溶液黏度逐漸上升，初生纖維表面出現(xiàn)CNTs團聚的現(xiàn)象，纖維表面會