PTFE乳液的凝膠紡絲及其性能研究.pdf

1、隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是在尖端領(lǐng)域、國(guó)防工業(yè)以及其它國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門的飛速發(fā)展，人們對(duì)纖維的性能要求越來(lái)越高、使用環(huán)境的要求越來(lái)越苛刻。聚四氟乙烯(PTFE)纖維作為一種高性能纖維，具有耐強(qiáng)酸、耐強(qiáng)堿、耐高溫性能，被廣泛應(yīng)用于垃圾焚燒和過(guò)濾材料等領(lǐng)域。
　　 由于PTFE本身結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(huì)出現(xiàn)結(jié)皮，兩者混合紡絲時(shí)溫度要求苛刻。2.載體的用量較大，燒結(jié)去除困難。鑒于此缺陷，本研究采用常溫可溶解的PVA2488，通過(guò)硼酸和PVA形成凝膠將PTFE乳液進(jìn)行凝膠紡絲，從而達(dá)到減少了載體PVA的用量的目的，減輕后序燒結(jié)過(guò)程的壓力，并開展了關(guān)于PTFE和PVA復(fù)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(duì)原液的流變性能進(jìn)行了研究，結(jié)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(shù)n隨原液溫度的升高而增大，但隨PTFE乳液的相對(duì)分子量、共混紡絲液濃度和交聯(lián)劑用量的增大而減?。唤Y(jié)構(gòu)粘度指數(shù)隨溫度的升高而減小，但隨PTFE乳液的相對(duì)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(duì)溫度越敏感，因此在紡絲過(guò)程中共混紡絲液的溫度需控制在適度范圍內(nèi)，這為紡絲工藝條件的確定奠定了基礎(chǔ)。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(duì)PTFE/PVA復(fù)合纖維的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了表征，凝膠機(jī)制表明通過(guò)凝膠紡絲大大減少PVA用量，比傳統(tǒng)用量減少70％，經(jīng)過(guò)凝固浴，纖維強(qiáng)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(jié)果表明復(fù)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(jiǎn)單的物理共混：纖維的X-射線衍射表明，復(fù)合纖維的結(jié)晶度較高為76.6％。
　　 最后，本論文對(duì)復(fù)合纖維的燒結(jié)成型進(jìn)行了研究，燒結(jié)條件表明隨著燒結(jié)時(shí)間的延長(zhǎng)、燒結(jié)溫度的提高，PVA的殘余量減少，當(dāng)燒結(jié)溫度高于PTFE熔點(diǎn)時(shí)，纖維性能提高明顯；復(fù)合纖維中添加不同PVA的量對(duì)纖維燒結(jié)后力學(xué)性能影

6、響表明，只有當(dāng)燒結(jié)溫度高于PTFE熔點(diǎn)時(shí)，隨著PVA使用量減少，纖維的力學(xué)性能提高明顯；對(duì)于復(fù)合纖維在燒結(jié)過(guò)程中存在變脆這一現(xiàn)象，引入氧化劑進(jìn)行快速燒結(jié)使纖維在燒結(jié)過(guò)程中越過(guò)變脆階段進(jìn)行研究；結(jié)果表明，隨著氧化劑氧化性增強(qiáng)、燒結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)、燒結(jié)溫度提高、氧化劑濃度增大，PVA的殘余量減少；當(dāng)燒結(jié)溫度較低時(shí)，纖維強(qiáng)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(xiàn)象；當(dāng)溫度較高時(shí)，纖維的力學(xué)性能表現(xiàn)優(yōu)越，便于順利牽伸。實(shí)際研究得知，