PAN-DMSO-H2O濃溶液體系熱力學(xué)性質(zhì)及其熱致變凝膠化的研究.pdf

1、原絲的質(zhì)量是決定碳纖維性能的關(guān)鍵因素,而原液及纖維的成形又是制取優(yōu)質(zhì)原絲的基礎(chǔ)。原液的熱力學(xué)性質(zhì)及其從溶液到初生絲的轉(zhuǎn)化-凝膠體的形成過程,對于原絲來說,十分重要。因此,本課題以制得孔洞少、表里結(jié)構(gòu)均一的優(yōu)質(zhì)原絲為目的,針對PAN/DMSO/H2O濃溶液體系熱力學(xué)性質(zhì)及其熱致變凝膠化的機(jī)理展開了研究。
　　 首先,研究了PAN/DMSO溶液體系的熱力學(xué)性質(zhì),采用實(shí)驗(yàn)測定和理論估算的方法獲得PAN/DMSO/H2O體系的相互作用參

2、數(shù),繪制了完整的PAN/DMSO/H2O三元相圖。
　　 對于PAN/DMSO溶液體系熱力學(xué)研究表明:通過平衡溶脹法實(shí)驗(yàn)測定出了H2O與PAN的相互作用參數(shù)g13為1.99；在H2O/DMSO體系的相互作用參數(shù)g12與DMSO的體積分?jǐn)?shù)Φ2的關(guān)系中,g12始終小于0,H2O和DMSO之間的相互作用較強(qiáng)；從H2O/DMSO/PAN體系的三元相圖中可知,雙節(jié)線十分靠近PAN-DMSO軸,這說明了原液稍有水,就能使原液發(fā)生相分離。

3、r>　　 接著,研究了PAN/DMSO/H2O三元體系溶液性質(zhì),通過穩(wěn)態(tài)流變和動態(tài)流變兩種測試方法,分析了紡絲原液的流變性能,初步得出了非溶劑添加劑在聚合物溶液凝固成形中的作用,以及原液在各不同含水量下的凝膠點(diǎn)。
　　 對于PAN/DMSO/H2O三元體系溶液性質(zhì)研究表明:水的加
　　 對于PAN/DMSO/H2O三元體系溶液性質(zhì)研究表明:水的加入會同時改變PAN紡絲溶液體系的熱力學(xué)性質(zhì)和紡絲溶液中的PAN分子鏈的構(gòu)象

4、。在穩(wěn)態(tài)流變測試中,紡絲原液無論是加水還是不加水,都表現(xiàn)出明顯的切力變稀現(xiàn)象,在較低的剪切速率下,隨溫度的升高,流動曲線下移；在動態(tài)流變測試中,PAN溶液的粘度隨著含水量的增加,先降低后增加,凝膠點(diǎn)的溫度隨著含水量的增加而減小。
　　 最后,研究了PAN凝膠紡凝固成型機(jī)理、水在纖維成型中的作用,以及水對纖維結(jié)構(gòu)性能方面的影響。采用了熱臺偏光顯微鏡、SEM、膨潤度、溶解速度以及DSC對不同條件下制得的纖維進(jìn)行測試和表征,通過干濕紡

5、與凝膠紡的比較,揭示了凝膠紡纖維成形機(jī)理。
　　 對于PAN凝膠紡凝固成型機(jī)理等研究表明:凝膠紡和干濕紡的區(qū)別在于:凝膠紡所使用的凝固浴溫度比干濕紡低,因?yàn)槭遣捎酶蓾窦彆r,絲條在凝固浴中既發(fā)生物質(zhì)交換又發(fā)生熱交換,而采用凝膠紡時,絲條在凝固浴中,只發(fā)生熱交換,不發(fā)生物質(zhì)交換。采取凝膠紡所得的纖維與干濕紡所得的纖維相比,前者纖維的橫截面明顯比后者纖維的橫截面圓；采用溶解速度比來表征纖維的皮芯結(jié)構(gòu),得出的結(jié)論是通過凝膠紡所獲得的纖維