PAN初生纖維聚集態(tài)結(jié)構(gòu)形成機(jī)理及調(diào)控.pdf

1、聚丙烯腈基碳纖維的性能與其碳化前分子鏈取向度是密切相關(guān)的，而對(duì)PAN分子鏈取向的調(diào)整最早發(fā)生于原絲制備過(guò)程中的牽伸工藝。在預(yù)牽伸階段，牽伸溫度低于PAN的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，因此在預(yù)牽伸階段發(fā)生牽伸取向的僅僅是分子鏈段排列無(wú)序，尚未形成準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)的部位。因而對(duì)初生纖維階段聚集態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控對(duì)于制備理想取向度的纖維具有重要意義。本文從影響PAN分子運(yùn)動(dòng)的內(nèi)外因素入手，通過(guò)研究不同聚合物溶液組成，不同極性沉淀劑對(duì)PAN分子結(jié)晶行為的影響，得出影響

2、PAN聚集態(tài)結(jié)構(gòu)形成的因素和內(nèi)在機(jī)理，并選用合適的手段來(lái)對(duì)PAN初生纖維聚集態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控。借用傅里葉紅外、紫外、XRD以及流變儀等表征手段分別對(duì)分子間相互作用以及薄膜樣品和纖維樣品進(jìn)行了晶態(tài)結(jié)構(gòu)的表征，結(jié)果表明:
　　 1、在聚合物溶液所用溶劑不同時(shí)，極性大的溶劑中，分子間纏結(jié)程度較多，凝固得到的薄膜的結(jié)晶度較低;濃度高的聚合物溶液分子纏結(jié)較大，凝固得到的薄膜結(jié)晶度較小，均驗(yàn)證了分子鏈纏結(jié)程度對(duì)大分子結(jié)晶的影響。提高溫度，有利

3、于分子鏈發(fā)生解纏結(jié)參與結(jié)晶過(guò)程，得到薄膜樣品結(jié)晶度增大。
　　 2.剪切能夠?yàn)榉肿渔溄饫p結(jié)提供外加力場(chǎng)，有助于分子鏈的有序排列和堆砌，使初生纖維結(jié)晶度升高，剪切速率越大，凝固后得到的初生纖維結(jié)晶度越高，牽伸纖維全取向度越低。通過(guò)剪切作用調(diào)控初生纖維結(jié)晶度從而改變纖維取向度的手段是可行的。
　　 3.凝固相分離過(guò)程當(dāng)中，沉淀劑的加入與氰基形成親合作用。沉淀劑極性越大，與氰基之間形成的親和作用越強(qiáng)，凝固所得的薄膜結(jié)晶度越低，

4、說(shuō)明沉淀劑與分子鏈上氰基之間的親合作用是影響PAN聚集態(tài)結(jié)構(gòu)形成的因素之一。
　　 4.氯化鈉作為極性添加劑的加入能夠有效的減弱氰基與水分子形成的親合作用，使分子鏈擺脫束縛參與到結(jié)晶過(guò)程中，從而最終提高初生纖維結(jié)晶度。經(jīng)過(guò)牽伸后得到的一牽纖維全取向度隨著初生纖維的結(jié)晶度的升高而降低，通過(guò)加入電解質(zhì)來(lái)改沉淀劑與大分子之間的親合作用來(lái)調(diào)控初生纖維結(jié)晶度是可行的。
　　 5.初生纖維結(jié)晶度越高，無(wú)定型區(qū)含量越少，牽伸發(fā)生取向的