学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

聚丙烯腈原丝拉伸工艺、机理及结构性能的研究

作　者: 陈惠芳
导　师: 侯爱玲
学　校: 东华大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 碳纤维聚丙烯腈原丝湿法纺丝工艺干湿法纺丝工艺拉伸
分类号: TQ342.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 402次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

碳纤维具有高强、高模、耐高温、耐腐蚀等一系列的优异性能,近几十年来得到了突飞猛进的发展。碳纤维的高强、高模特性取决于原丝的种类、性能以及预氧化、碳化过程的工艺条件等因素。原丝是影响碳纤维性能的主要因素之一。优质聚丙烯腈(PAN)原丝是制取高性能碳纤维的理想原料。目前我国在高性能碳纤维,特别是高性能PAN原丝方面的工作还比较欠缺,原丝质量已经成为阻碍国内高性能碳纤维发展的瓶颈。本课题将采用二甲基亚砜(DMSO)作溶剂,采用干湿法纺丝工艺,研究了纺丝及二次高温拉伸工艺条件对聚丙烯腈纤维原丝结构性能的影响,这是制取高性能PAN原丝的基础。在文章的前言部分我们阐述了碳纤维的发展历史及现状,高性能PAN原丝的质量指标以及影响纺丝过程及原丝质量的诸因素,同时还阐述了PAN后拉伸工艺对原丝性能的影响,作为实验工作的理论基础。采用PAN/DMSO干湿法纺丝工艺先得到初生纤维,然后按照三级拉伸工艺流程的顺序,对空气拉伸、沸水浴拉伸、干热拉伸和饱和蒸汽压拉伸的工艺进行研究。同时对于不同的拉伸分配比以及总拉伸比对PAN原丝的力学性能的影响进行了探讨。结果表明,随拉伸倍数的增加,PAN原丝的强度、取向度有了显著提高,而纤维在经过饱和蒸汽压拉伸以后,结晶度有了显著的提高。经过拉伸,最终可以得到强度在7cN/dtex以上,具有较

全文目录

第一章前言  16-39
  1．1 碳纤维及其发展现状简介  16-18
  1．2 制取碳纤维的原料  18-19
  1．3 聚丙烯腈原丝研究现状  19-23
    1．3．1 聚丙烯腈原丝的结构  19-21
    1．3．2 高性能性聚丙烯腈基碳纤维原丝的质量指标  21-22
    1．3．3 我国聚丙烯腈基碳纤维原丝存在的问题  22-23
  1．4 聚丙烯腈原丝制备工艺的发展现状  23-25
    1．4．1 干湿法纺丝工艺简介  23-24
    1．4．2 干湿法纺丝成形过程  24-25
  1．5 PAN原丝的拉伸过程  25-32
    1．5．1 连续拉伸的运动学  26-29
      1．5．1．1 连续拉伸过程  26
      1．5．1．2 拉伸过程的连续性方程  26-28
      1．5．1．3 拉伸线上的速度和速度梯度分布  28-29
    1．5．2 拉伸过程中纤维结构和物理-机械性质的变化  29-31
      1．5．2．1 分子取向和结晶取向的变化  29
      1．5．2．2 结晶的变化  29-30
      1．5．2．3 物理-机械性质的变化  30-31
    1．5．3 拉伸过程中的影响因素  31-32
      1．5．3．1 温度的影响  31
      1．5．3．2 拉伸介质的影响  31-32
      1．5．3．3 拉伸速度的影响  32
  1．6 聚丙烯腈基碳纤维生产过程  32-35
    1．6．1 预氧化阶段  32-34
    1．6．2 碳化过程  34-35
  1．7 PAN原丝与碳纤维的关系  35-36
    1．7．1 聚丙烯腈原丝的形貌与碳纤维结构性能的关系  35
    1．7．2 聚丙烯腈原丝的纤度与碳纤维结构性能的关系  35
    1．7．3 聚丙烯腈原丝的缺陷与碳纤维结构性能的关系  35-36
  参考文献  36-39
第二章聚丙烯腈原丝拉伸工艺研究  39-51
  2．1 实验  39-43
    2．1．1 原料和试剂  39-40
    2．1．2 纺丝原液的配制  40
    2．1．3 纺丝及拉伸工艺  40
    2．1．4 拉伸装置  40-41
      2．1．4．1 沸水拉伸  40
      2．1．4．2 干热及饱和蒸汽拉伸  40-41
    2．1．5 测试  41-43
      2．1．5．1 力学性能  41
      2．1．5．2 取向度  41-42
      2．1．5．3 结晶度  42
      2．1．5．4 DSC测试  42
      2．1．5．5 红外光谱分析  42-43
  2．2 结果与讨论  43-49
    2．2．1 沸水拉伸  43
    2．2．2 干热拉伸  43-45
    2．2．3 饱和蒸汽压拉伸  45
    2．2．4 沸水拉伸与干热拉伸分配比对原丝性能的影响  45-46
    2．2．5 各级拉伸分配比的影响  46-47
    2．2．6 拉伸倍数对结晶度的影响  47-48
    2．2．7 拉伸倍数对原丝热性能的影响  48
    2．2．8 红外光谱分析  48-49
  2．3 结论  49
  参考文献  49-51
第三章拉伸条件对纤维力学性能的影响  51-62
  3．1 实验  52-53
    3．1．1 原料  52-53
    3．1．2 溶剂  53
    3．1．3 单丝拉伸试样制备  53
    3．1．4 复丝拉伸试样制备  53
  3．2 测试  53
    3．2．1 力学性能  53
  3．3 结果与讨论  53-59
    3．3．1 拉伸条件对最大拉伸比的影响  53-56
      3．3．1．1 DMSO含量对最大拉伸比的影响  53-55
      3．3．1．2 浸泡时间的影响  55-56
      3．3．1．3 温度对最大拉伸比的影响  56
    3．3．2 拉伸条件对力学性能的影响  56-58
    3．3．3 复丝拉伸对力学性能的影响  58-59
  3．4 结论  59-60
  参考文献  60-62
第四章湿法与干湿法纺丝对 PAN原丝及碳纤维结构和性能的影响  62-73
  4．1 实验  63-65
    4．1．1 原丝制备  63
    4．1．2 纤维的预氧化和碳化  63
      4．1．2．1 氧化装置  63
      4．1．2．2 碳化装置  63
    4．1．3 测试  63-65
      4．1．3．1 原丝的物理机械性能  63-64
      4．1．3．2 预氧丝和碳丝物理机械性能  64
      4．1．3．3 声速取向度  64-65
      4．1．3．4 元素分析  65
      4．1．3．5 结晶度  65
      4．1．3．6 纤维截面照片  65
      4．1．3．7 SEM分析  65
      4．1．3．8 红外光谱分析  65
  4．2 结果与讨论  65-71
    4．2．1 对原丝的红外光谱分析  65
    4．2．2 预氧化过程中元素含量的变化  65-67
    4．2．3 不同原丝的性能差异  67-68
    4．2．4 不同预氧丝的性能差异  68-69
    4．2．5 不同碳丝的性能差异  69
    4．2．6 原丝的截面状态与表面形貌  69-70
    4．2．7 碳丝的表面形貌  70-71
  4．3 结论  71
  参考文献  71-73
攻读学位期间发表的学术论文目录  73-74
致谢  74

聚丙烯腈原丝拉伸工艺、机理及结构性能的研究

内容摘要

全文目录

相似论文