PAN/DMSO体系干湿法纺丝初生纤维结构调控的研究
本论文以PAN/DMSO浓溶液为研究对象，利用流变测试表征手段，研究了PAN/DMSO溶液的剪切流变行为和拉伸流变行为，并根据Tanner粘弹流体挤出胀大方程，对纺丝过程中溶液的挤出胀大过程成功实现了数值模拟;在此基础上通过干湿法纺丝制备了PAN初生纤维，借助光学显微镜、SEM、AFM、XRD等表征手段研究了纺丝溶液的剪切和拉伸对PAN初生纤维表截面形态和聚集态结构的影响，阐述了PAN/DMSO体系干湿法纺丝凝固成形过程中空气层对纤维表截面形态的作用。研究结果表明:
(1)PAN/DMSO浓溶液的零切粘度随浓度的提高呈指数增大，随温度的升高呈线性下降;体系符合聚合物溶液的切力变稀特性，并且在低浓度下存在切力变稀的转折点。
(2)根据Tanner粘弹流体挤出胀大方程，结合PAN/DMSO溶液剪切流变数据，数值模拟了不同喷丝头剪切下的挤出胀大比;随着挤出速度的提高，即喷丝头剪切速率的增加，挤出胀大比基本呈线性增加。
(3)PAN浓溶液随剪切速率的提高存在粘弹转变点，粘弹转变点随浓度的提高呈指数下降，随温度的升高呈线性增大。
(4)干湿法纺丝过程中，纺丝溶液的喷丝头剪切基本不影响初生纤维的截面形态，提高喷丝头牵伸有利于制备圆形截面PAN初生纤维。
(5)喷丝头剪切和牵伸影响初生纤维的表面形态。聚合物细流在凝固双扩散下会先形成柔软的皮层，细流内部未凝固的聚合物分子由于弹性回复使得丝条内部产生应力，在应力作用下柔软皮层发生形变，从而产生不平整的表面结构。在一定凝固成形条件下，随着PAN浓溶液挤出速度的增大，PAN初生纤维的表面粗糙度先减小然后增大;随着牵伸的增大，PAN初生纤维的表面粗糙度逐渐增大。
(6)在干湿法纺丝过程中，喷丝头剪切和牵伸对PAN初生纤维结晶度和晶粒尺寸的影响不明显，初生纤维的晶区取向因子随PAN浓溶液挤出速度和牵伸的提高逐渐增大。
PAN/DMSO体系;干湿法纺丝;初生纤维;结构调控
北京化工大学
硕士
化学
童元建
2012
中文
TQ340.643;TQ342
84
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）