共混PPTA樹(shù)脂溶液性質(zhì)及紡絲工藝研究.pdf

1、1972年，美國(guó)杜邦公司率先開(kāi)發(fā)出對(duì)位芳綸。國(guó)內(nèi)相關(guān)單位，于20世紀(jì)60年代開(kāi)展對(duì)位芳綸的研究，目前已掌握對(duì)位芳綸生產(chǎn)的設(shè)備和工藝，實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化。本論文依托河北硅谷化工有限公司“年產(chǎn)千噸對(duì)位芳綸纖維及其制品產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目，對(duì)對(duì)位芳綸制備過(guò)程中的一些問(wèn)題進(jìn)行研究，為制備性能更優(yōu)異的對(duì)位芳綸纖維提供一點(diǎn)參考。
　　本文采用在普通分子量的PPTA樹(shù)脂中添加一定比例的超高分子量PPTA樹(shù)脂，采用干濕法紡絲工藝制備對(duì)位芳綸。對(duì)共混PPTA樹(shù)脂

2、的溶液性質(zhì)，流變性質(zhì)，成型纖維的力學(xué)性能，結(jié)晶性能等方面進(jìn)行了探索研究。獲得了共混PPTA樹(shù)脂紡絲溶液的溶解工藝，流變性能，紡絲中出現(xiàn)的問(wèn)題及成型纖維性能的初步研究結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)中，我們主要從以下幾個(gè)方面開(kāi)展研究工作：
　　采用低溫固相硫酸與PPTA樹(shù)脂混合，再升溫溶解的方法，制備PPTA樹(shù)脂溶液。探究了實(shí)驗(yàn)中，溶解溫度，固含量，添加超高分子量PPTA樹(shù)脂的比例，溶液液晶現(xiàn)象，雙螺桿擠出機(jī)的剪切作用對(duì)溶解過(guò)程中樹(shù)脂的影響。獲得了制備

3、紡絲溶液的溶解工藝條件：
　　溶解溫度對(duì)樹(shù)脂降解的影響很大，溶解溫度升高，降解率增大；在溶解工藝上我們應(yīng)當(dāng)采取相對(duì)合適的溶解溫度（85-95℃），同時(shí)也要注意溶解時(shí)間（0.5-1h）。溶液濃度過(guò)低，不能形成液晶相；過(guò)高，溶解困難，故PPTA樹(shù)脂溶液合適的紡絲濃度為18.5wt％。隨著添加超高分子量PPTA樹(shù)脂比例的提高，溶液中PPTA聚合體的降解程度會(huì)有所降低；但是加入超高分子量的比例越多，在溶解過(guò)程中需要的條件越苛刻，如溶解時(shí)間

4、增加，溶解不均勻等問(wèn)題，所以比例設(shè)為5%。雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)械剪切作用對(duì)PPTA樹(shù)脂有一定的負(fù)作用，即隨著雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速提高，溶液中PPTA聚合體的降解率增大。
　　通過(guò)TA旋轉(zhuǎn)流變儀對(duì)制備的紡絲溶液的流變性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明：PPTA樹(shù)脂紡絲溶液為假塑性流體，即隨著溫度的升高，溶液粘度降低。隨著溶液中PPTA樹(shù)脂固含量的增加，流動(dòng)曲線(xiàn)上移，溶液粘度增加；而隨著角頻率的增大，復(fù)數(shù)粘度下降。在較低的角頻率下，添加超高分子量PPT

5、A樹(shù)脂的紡絲溶液粘度稍高于未添加的紡絲溶液，但比例應(yīng)控制在適宜的范圍內(nèi)。隨著角頻率的增加，G′和G〞都相應(yīng)的增加，并且G′和G〞都隨著溫度的降低而升高。紡絲過(guò)程中，為了解決漫流現(xiàn)象，對(duì)噴絲帽進(jìn)行激光拋光；同時(shí)在紡絲時(shí)，在噴絲帽處涂覆硅油；紡絲時(shí)，選擇噴絲孔長(zhǎng)徑比（L/D）≥1:1.5的噴絲帽。
　　實(shí)驗(yàn)中，利用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行多次紡絲調(diào)試實(shí)驗(yàn)，探索合適的紡絲工藝參數(shù)，采用干濕法紡絲工藝制備PPTA纖維，研究和分析所制備的PPTA纖

6、維的性能，結(jié)構(gòu)和形貌及纖維的熱穩(wěn)定性。結(jié)果表明：在紡絲條件相同的情況下，紡絲溶液中添加超高分子量PPTA樹(shù)脂比例越高，則成型纖維的性能越好。隨著添加超高分子量PPTA樹(shù)脂比例的增大，纖維力學(xué)性能呈上升趨勢(shì)；但是繼續(xù)增大，纖維性能提高的幅度不大。隨著噴絲孔長(zhǎng)徑比（L/D）的增大，PPTA纖維的結(jié)晶度也相應(yīng)地提高，但提高的幅度不是特別大。掃描電鏡下可以觀察到本實(shí)驗(yàn)室條件下紡制的PPTA纖維的表面不夠光滑。無(wú)論是純樹(shù)脂得到的纖維還是共混樹(shù)脂得