干噴濕紡中溶劑擴(kuò)散和PAN纖維結(jié)構(gòu)的關(guān)系.pdf

1、干濕法紡絲，亦稱(chēng)干噴濕紡，是一種既能實(shí)現(xiàn)PAN原絲和碳纖維高性能化，又能通過(guò)高速紡絲實(shí)現(xiàn)低成本化生產(chǎn)的一種紡絲方法，具有很大的發(fā)展?jié)摿?。在紡絲的凝固成型階段，溶劑的擴(kuò)散對(duì)纖維結(jié)構(gòu)的形成具有重要影響，同時(shí)此階段形成的纖維結(jié)構(gòu)又會(huì)對(duì)之后溶劑的再擴(kuò)散產(chǎn)生阻礙。由于干噴濕紡高速紡絲使纖維凝固成型時(shí)間大幅縮短，所以如何在更加有限的時(shí)間內(nèi)使溶劑擴(kuò)散良好，同時(shí)使生成的纖維結(jié)構(gòu)適宜再擴(kuò)散是一個(gè)值得研究的課題。前人對(duì)溶劑擴(kuò)散的研究一般均限于對(duì)擴(kuò)散系數(shù)的模

2、擬和理論計(jì)算，對(duì)溶劑擴(kuò)散和纖維結(jié)構(gòu)之間關(guān)系也基本限于宏觀上的理論分析，沒(méi)有更為細(xì)致地分析兩者之間的相互影響作用。
　　為實(shí)現(xiàn)高速紡絲，限定在低濃區(qū)凝固成型。本文通過(guò)紡制不同凝固條件下的干濕法PAN初生纖維和水處理纖維，并對(duì)纖維中溶劑含量、纖維致密性、纖維徑向上的溶劑分布以及致密性變化進(jìn)行了定性和定量表征，研究分析了纖維整體和微區(qū)上溶劑與纖維致密結(jié)構(gòu)的相互影響關(guān)系，主要得到以下研究結(jié)論:
　　1、PAN初生纖維中溶劑含量隨凝固

3、浴溫度的升高而逐漸降低，而隨著凝固浴濃度升高至一定程度后，纖維結(jié)構(gòu)對(duì)溶劑擴(kuò)散的影響作用凸顯，使初生纖維中溶劑含量轉(zhuǎn)而降低。
　　2、凝固浴溫度對(duì)PAN初生纖維致密結(jié)構(gòu)形成和溶劑擴(kuò)散的作用單一，而凝固浴濃度的影響作用則較為復(fù)雜。就凝固條件對(duì)纖維致密結(jié)構(gòu)形成和溶劑擴(kuò)散的影響而言，凝固浴溫度大于凝固浴濃度。
　　3、在PAN初生纖維成型過(guò)程中，前期擴(kuò)散形成的初期纖維結(jié)構(gòu)即已奠定了原絲的基本結(jié)構(gòu)。凝固成型后期的溶劑擴(kuò)散有利于芯部致密

4、性的提升，但對(duì)前期已形成的纖維結(jié)構(gòu)影響較小，而前期形成的纖維結(jié)構(gòu)對(duì)后期的溶劑擴(kuò)散作用影響明顯。
　　4、由于PAN初生纖維致密性提高對(duì)溶劑擴(kuò)散阻礙增大，故整體上初生纖維中溶劑含量隨體密度升高而升高;微區(qū)上，初生纖維和水處理纖維均顯示為溶劑含量低的部分則致密性較高，溶劑含量高的部分則結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松。
　　5、PAN初生纖維截面形狀對(duì)纖維徑向上溶劑的分布和致密性變化有重要影響。圓型截面纖維溶劑含量外緣低芯部高，而致密性程度為皮層至