PAN/DMSO溶液流变特性及其对初生纤维结构的影响
本论文在PAN/DMSO溶液已有的流变性能基础上，借助于旋转流变仪、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、紫外可见分光光度计和光学显微镜等表征方法研究了不同组成纺丝溶液的流变特性（包括非牛顿指数、粘流活化能和粘弹性转变点）；探讨了湿法纺丝时挤出剪切速率对初生纤维的聚集态结构、形态结构（表面和截面）以及DMSO残留量的影响；最后对零剪切下纺丝溶液的相分离过程进行了分析。
PAN/DMSO溶液的流变特性对湿法纺制PAN纤维的过程产生重要影响。通过研究纺丝溶液的流变特性，可以发现：挤出剪切速率和溶液组成越低、温度越高时，纺丝溶液越接近于牛顿流体（非牛顿指数n值越接近于1）；溶液组成越高、挤出剪切速率越低时，纺丝溶液的粘流活化能越大；温度越低，溶液组成越高时，纺丝溶液的粘弹性转变所对应的频率越低；
挤出剪切速率不仅对喷丝孔内的大分子形态产生影响，而且也影响着PAN初生纤维的结构。研究发现：随着挤出剪切速率的增加，初生纤维的结晶度增大，晶粒尺寸减小；挤出剪切速率增加以后，初生纤维的表面产生了沿着轴向分布的沟槽。且剪切速率越高，沟槽越深，规整性越好；截面开始变得不均匀，出现了一些大孔，并且可以观察到明显的“皮芯”结构；随着挤出剪切速率的增加，初生纤维中的二甲基亚砜（DMSO）残留量也在增加；同时为使PAN/DMSO溶液有很好的流动性能，也为获得表面沟槽均匀、缺陷少、晶粒尺寸小且结晶度高的致密均匀的初生纤维，挤出的最佳剪切速率应该在10000s-1左右。
通过研究零剪切下时间、凝固液浓度和纺丝溶液组成对相分离过程的影响，可以发现：凝固层厚度与凝固时间的平方根成正比；随着时间的增加，凝固层厚度增大，凝固速率保持不变；随着凝固液浓度和纺丝溶液组成的增加，凝固层厚度和凝固速率均减小，且相分离后的聚丙烯腈固相结构变得致密均匀，孔隙结构减少。
流变特性;相分离;初生纤维;纺丝溶液;聚集态结构
北京化工大学
硕士
材料学
徐樑华
2009
中文
TQ340.472.1
67
2010-01-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）