学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

非溶剂添加剂对PAN/DMSO纺丝溶液性质和原丝结构性能的影响

作　者: 唐乃杰
导　师: 陈惠芳
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非溶剂添加剂流变学性质可纺性
分类号: TQ340.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 190次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等一系列的优异性能。作为先进复合材料的增强纤维,目前已被广泛的应用在各个领域。我国与国外的聚丙烯腈(PAN)碳纤维差距巨大,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。在膜科学中,为了制备不同性能的膜材料,常常会添加无机物,有机小分子或者聚合物,这样可以调节聚合物溶液的凝固行为,进而可以控制膜结构。添加剂与溶剂、非溶剂还有聚合物会产生不同的作用,可以调整分相的时间。在纤维成形中关于这方面的报道很少。本实验主要采用通过在溶剂中加入非溶剂方法,采用干湿法纺丝工艺,研究非溶剂添加剂对纺丝溶液性质、纤维成形机理及质量的影响。获得的主要结论如下: 对于PAN/DMSO/NSA三元体系溶液性质的研究表明:非溶剂添加剂的加入会同时改变PAN纺丝溶液体系的热力学性质和纺丝溶液中PAN分子的构象。表现为随非溶剂含量的增加,混合溶剂中PAN的特性粘数降低,即混合溶剂中PAN分子的构象也由舒展状态逐渐的收缩。另外体系流变学性质的研究结果显示:非溶剂添加剂的加入虽然

全文目录

第一章前言  15-34
  1.1 概述  15-16
    1.1.1 国外聚丙烯腈基碳纤维的发展  15
    1.1.2 国内聚丙烯腈基碳纤维的发展  15-16
  1.2 高性能碳纤维对原丝的要求及我国的原丝状况  16
  1.3 相关聚合物溶液理论  16-18
    1.3.1 浓度区域的划分  17
    1.3.2 高分子构象  17
    1.3.3 链缠绕  17-18
  1.4 用于碳纤维原丝的聚丙烯腈纺丝原液的性质研究及其影响因素  18-21
    1.4.1 溶剂的选择  18
    1.4.2 溶液的制备  18-21
      1.4.2.1 PAN纺丝溶液的性质  19
      1.4.2.2 PAN纺丝溶液的流变性能  19-21
  1.5 PAN的干湿法纺丝的成形特征  21-23
    1.5.1 PAN/DMSO干湿法纺丝的可纺性  21-23
      1.5.1.1 可纺性的理论基础  21-23
  1.6 纤维成形机理研究现状  23-27
    1.6.1 聚合物溶液分相的机理  23-24
    1.6.2 聚合物体系的相转变  24-25
      1.6.2.1 聚合物体系的可逆冻胶作用  24-25
      1.6.2.2 凝胶化  25
      1.6.2.3 玻璃化转变  25
    1.6.3 干湿法纺丝成形机理  25-26
    1.6.4 纤维的结构形态  26-27
    1.6.5 干湿纺纤维结构与性能的影响因素  27
  1.7 添加剂在聚合物溶液凝固成形中的作用  27-28
  1.8 本课题提出的目的和意义  28
  1.9 论文各章的安排  28-29
  参考文献  29-34
第二章 PAN/DMSO纺丝溶液的流变学性质  34-46
  2.1 引言  34
  2.2 实验部分  34-36
    2.2.1 聚丙烯腈共聚物的组成  34
    2.2.2 PAN共聚物的粘均分子量的测定  34-35
    2.2.3 PAN/DMSO溶液特性粘度的测定  35
    2.2.4 PAN/DMSO溶液的流变学性质  35-36
  2.3 结果与讨论  36-45
    2.3.1 聚丙烯腈共聚物的组成的测定  36
    2.3.2 PAN共聚物的粘均分子量的测定  36-38
    2.3.3 PAN/DMSO溶液特性粘度的测定  38-39
    2.3.4 PAN/DMSO溶液的流变学性质  39-45
      2.3.4.1 温度对表观粘度的影响  39-40
      2.3.4.2 NSA对流变曲线的影响  40-43
      2.3.4.3 NSA的量与粘度的关系  43
      2.3.4.4 浓度、剪切速率及NSA对粘流活化能的影响  43-45
  2.4 小结  45
  参考文献  45-46
第三章 RAN/DMSO纺丝溶液可纺性研究  46-59
  3.1 引言  46-47
  3.2 实验部分  47
    3.2.1 纺丝设备  47
    3.2.2 原料成形条件  47
    3.2.3 测量  47
      3.2.3.1 V_(1m)的测量  47
      3.2.3.2 挤出速度V_f的测量  47
  3.3 干湿法纺丝的理论分析  47-51
    3.3.1 Ziabicki的两区模型及湿纺分析  47-48
    3.3.2 空气层  48-49
    3.3.3 凝固浴  49-51
  3.4 结果与讨论  51-58
    3.4.1 凝固浴条件对可纺性的影响  51-53
    3.4.2 空气层高度对可纺性的影响  53-55
    3.4.3 最大卷绕速度V_(1m)与自由挤出速率V_f之间的关系  55
    3.4.4 NSA对可纺性的影响  55-56
    3.4.5 纺丝温度对可纺性的影响  56-58
  3.5 小结  58
  参考文献  58-59
第四章 PAN干湿纺凝固成形机理研究  59-68
  4.1 引言  59
  4.2 实验部分  59-60
    4.2.1 纺丝原液制备  59
    4.2.2 纤维纺制  59
    4.2.3 仪器测试  59-60
  4.3 结果与讨论  60-65
    4.3.1 NSA对纤维径向结构的影响  60-63
    4.3.2 NSA对纤维物理机械性能的影响  63
    4.3.3 PAN/DMSO/NSA干湿纺成形机理研究  63-65
  4.4 小结  65-66
  参考文献  66-68
第五章总结与展望  68-71
攻读学位期间发表的学术论文目录  71-72
致谢  72

非溶剂添加剂对PAN/DMSO纺丝溶液性质和原丝结构性能的影响

内容摘要

全文目录

相似论文