超高分子量聚丙烯腈紡絲原液的流變行為研究.pdf

1、碳纖維具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕等一系列優(yōu)異的性能，目前已被廣泛的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。聚丙烯腈纖維是一種最適宜和廣泛應(yīng)用的用于制造高性能碳纖維的原絲之一。但目前國(guó)內(nèi)制得的紡絲原液不僅拉伸性能不好，而且制得的聚丙烯腈原絲毛絲多，這就需要我們加強(qiáng)對(duì)聚丙烯腈溶液以及原絲的相關(guān)研究，為我國(guó)高性能碳纖維的制備打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　 本文在簡(jiǎn)要地介紹了聚丙烯腈溶液性質(zhì)以及聚合物拉伸和剪切流變模型的基礎(chǔ)上，著重介紹了對(duì)添加了超高分子量聚丙

2、烯腈的聚丙烯腈紡絲原液的拉伸流變測(cè)試和剪切流變測(cè)試的研究。獲得的主要成果和結(jié)論如下:
　　 首先，借助新型的表面張力斷裂拉伸測(cè)試(CaBER)首次對(duì)聚丙烯腈紡絲溶液的拉伸流變性能進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加了超高分子量聚丙烯腈的紡絲溶液在拉伸時(shí)具有明顯的拉伸硬化現(xiàn)象;分子量以及超高分子量聚丙烯腈在溶液中的含量均對(duì)于聚丙烯腈紡絲溶液的拉伸流變性能有顯著影響:隨著分子量的增加或者超高分子量聚丙烯腈的含量上升，其線性轉(zhuǎn)化拉伸粘度、Tr比、

3、拉伸粘度等均增大。
　　 然后對(duì)聚丙烯腈紡絲溶液的剪切流變性能進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)超高分子量聚丙烯腈紡絲溶液剪切時(shí)表現(xiàn)出切力變稀現(xiàn)象，溫度、分子量以及超高分子量聚丙烯腈在溶液中的含量均對(duì)于聚丙烯腈紡絲溶液的剪切流變性能有顯著影響:溫度上升，頻率增加，低含量超高分子量聚丙烯腈溶液向牛頓流體偏離，高含量超高分子量聚丙烯腈溶液沒有表現(xiàn)出這樣的力學(xué)響應(yīng)。在溫度較低時(shí)高剪切頻率和低剪切頻率的儲(chǔ)能模量比RG'曲線為直線，溫度上升，RG'增大。分

4、子量上升，剪切粘度上升，高剪切速率和低剪切速率的剪切粘度比Ra下降，儲(chǔ)能模量和損耗模量都會(huì)升高，RG'上升;超高分子量聚丙烯腈含量上升，剪切粘度上升，Ra越接近常數(shù)，儲(chǔ)能模量和損耗模量都會(huì)升高，RG'上升。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)Tr比和非牛頓指數(shù)n顯示不管是拉伸流變還是剪切流變，各樣品對(duì)于牛頓流體的定性偏離程度是類似的，都是隨著分子量增大和超高分子量聚丙烯腈含量的增大而偏離程度增大。對(duì)超高分子量聚丙烯腈紡絲溶液的各項(xiàng)參數(shù)的評(píng)價(jià)，為獲得在紡絲中拉伸穩(wěn)