收藏本站
《东华大学》 2013年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

纺丝工艺对以离子液体为溶剂的聚丙烯腈纤维结构性能的影响

殷学敏  
【摘要】:聚丙烯腈(PAN)纤维是性能优良的合成纤维之一,广泛应用于纺织服装行业、产业用等领域,离子液体因其稳定性好、蒸汽压低、溶解性好等特点可作为聚丙烯腈纤维加工的良好溶剂,但其纺丝工艺对纤维结构性能影响没有系统的研究。本文主要研究了纺丝工艺对以1-丁基-3-甲基咪唑氯化物([BMIM]Cl)为溶剂所制备的聚丙烯腈纤维结构与性能的影响。 首先通过静置溶解、搅拌溶解和捏合溶解的方法在相同的温度条件下制备了相同聚丙烯腈含量的PAN/[BMIM]Cl溶液,利用旋转流变仪研究了三种溶液的流变特性,结果发现捏合溶解得到的溶液零切粘度、松弛时间最小,非牛顿指数更大,溶液性质稳定均一。对于浓度为13wt%的PAN/[BMIM]Cl溶液,静态溶解法制备的溶液无法通过喷丝孔挤出,通过搅拌溶解、捏合溶解得到纺丝液可以进行干喷湿纺,发现捏合溶解制备的纺丝液可实现较高倍数的喷头拉伸和水浴拉伸,结合同步辐射WAXD和双折射、力学性能测试、动态热力学分析(DMA)等测试方法对比分析了两种方法制备的聚丙烯腈纤维超分子结构和性能,发现捏合溶解、纺丝得到的纤维结构更为规整,力学性能更优。两种溶解方式纺丝制备的纤维均只出现了一个玻璃化转变温度,且捏合溶解纺丝的纤维较高,这是由于其非晶区大分子链的运动能力较小。 其次研究了捏合纺丝时沿纺程聚丙烯腈纤维结构性能。结果发现沿纺程结晶取向增大,(100)晶面晶粒尺寸先减小后增大,这是导致纤维断裂强度提高,但初始模量先减小后增大的原因。沿纺程纤维玻璃化转变温度先减小后不变,这是由于无定形区域大分子链缠结程度减小,运动能力增大。 随后研究了捏合溶解纺丝中沸水拉伸倍数对聚丙烯腈纤维结构及性能的影响。WAXD研究表明纤维中随沸水拉伸倍数增大,纤维结晶结构完善,这也是导致其力学性能提高的原因;沸水拉伸前后的纤维都出现了一个单独的但峰形很宽的玻璃化转变温度,经过沸水拉伸后,玻璃化转变温度向高温移动,但沸水拉伸倍数对其影响不大。 最后研究了捏合纺丝中后拉伸速率及倍数对聚丙烯腈纤维结构和性能的影响。纤维在制备过程中经过凝固、预拉伸、沸水拉伸之后,仍然残留4.38wt%的溶剂,这为再次以沸水为介质后拉伸提供了一定的塑化作用。通过对后拉伸过程中丝条上张力分析表明随着拉伸速率的增大丝条上所受的张力增大,这导致纤维纤度相同但随拉伸速率增大结构更为完善,经后拉伸分子链沿纤维轴向形了一定的有序排列且随拉伸速率增大有序程度提高,力学性能提高,玻璃化转变温度呈增大趋势;随后拉伸倍数增大,纤维的结晶更加完善,力学性能提高,其断裂强度最高达到4.95cN/dtex,但当后拉伸倍数超过一定数值时则会出现断头毛丝等现象。后拉伸倍数为2.0时纤维中出现高低温两个玻璃化转变温度,低温转变是由于晶区的大分子链某种不确定运动造成的。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TQ342.31

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩曙鹏,徐樑华,曹维宇,姚红;X射线衍射法研究聚丙烯腈原丝的晶态结构[J];北京化工大学学报(自然科学版);2005年02期
2 徐晶;许志献;代永强;徐樑华;金日光;;高等规度聚丙烯腈的合成[J];北京化工大学学报(自然科学版);2007年06期
3 张连敏;李祥高;;聚丙烯腈纤维的生产技术及其应用综述[J];非织造布;2007年02期
4 董兴广;;干喷湿纺中聚丙烯腈初生纤维断裂行为研究[J];广东化工;2011年04期
5 万锕俊,赵成学,钱宝钧;合成高等规立构PAN的聚合优化方法的研究[J];高分子材料科学与工程;2001年06期
6 郑伟;程博闻;臧洪俊;刘宝友;丁长坤;;聚丙烯腈/溴代-1-丁基-3-甲基咪唑溶液的流变行为[J];高分子材料科学与工程;2009年03期
7 陈方泉,高健,陈惠芳,潘鼎;二次拉伸对干湿法PAN原丝结构性能的影响[J];合成纤维工业;2003年06期
8 刘岳新,徐樑华,张均,赵志娟;PAN分子取向程度与纤维结构性能的关系[J];合成纤维工业;2005年01期
9 董瑞蛟;赵炯心;张幼维;吴承训;潘鼎;;成形条件对PAN原丝微孔结构及热性能的影响[J];合成纤维工业;2009年03期
10 严国良;董炜星;陈小军;张玉梅;王华平;;聚丙烯腈/离子液体溶液流变性能的研究[J];合成纤维工业;2010年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 曾禹星;聚丙烯腈/室温离子液体浓溶液的流变行为及其湿法成形工艺的研究[D];东华大学;2006年
2 董炜星;聚丙烯腈/离子液体溶液纺丝成型工艺研究[D];东华大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 盛多乐;;腈纶湿法纺丝生产过程中的乏汽回收及利用[J];安徽化工;2010年04期
2 唐春红,吴彤,刘杰,吴刚;聚丙烯腈原丝微结构的X射线衍射分析[J];北京化工大学学报(自然科学版);2004年03期
3 徐晶;许志献;代永强;徐樑华;金日光;;高等规度聚丙烯腈的合成[J];北京化工大学学报(自然科学版);2007年06期
4 郭雅明;李常清;靳玉伟;黄清清;茹越;徐樑华;;PAN纤维致密性与油剂渗透的相关性研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2010年03期
5 石鑫;邹均庭;王雨松;昌志龙;谢怀玉;徐樑华;;聚丙烯腈空间立构在预氧化进程中的作用[J];北京化工大学学报(自然科学版);2011年03期
6 王彬;赵纯;张静;李亚敏;徐樑华;;聚集态结构对聚丙烯腈纤维物理收缩的影响[J];北京化工大学学报(自然科学版);2012年01期
7 马晓军;赵广杰;;炭化温度对木材液化物碳纤维原丝微结构的影响[J];北京林业大学学报;2009年05期
8 ;Effects of carbonization temperatures on microstructure of carbon fiber precursors prepared from liquefied wood[J];Forestry Studies in China;2009年04期
9 季敏霞;王成国;;聚丙烯腈基碳纤维制备过程中微观结构的演变[J];材料导报;2007年05期
10 胡秀颖;王成国;王启芬;卢文博;王延相;;聚丙烯腈基碳纤维皮芯结构的形成与演变[J];材料导报;2010年17期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 曾小梅;胡娟;Zimmerhackl Philipp;武永涛;张幼维;赵炯心;潘鼎;;聚丙烯腈基碳纤维原丝湿法纺丝拉伸的研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
2 张均;李常清;赵振文;徐樑华;;液/固转化过程对PAN纤维晶态和表面结构的影响[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
3 叶武;谭连江;潘鼎;;凝胶法聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
4 焉瑞安;朱新军;张玉梅;王新厚;;原液着色腈纶纤维的结构与性能研究[A];海峡两岸新型纺纱技术和纤维高峰论坛论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张建辉;竹材液化物碳纤维的制备、结构与性能表征[D];北京林业大学;2011年
2 易凯;共聚型高分子量PAN的合成及其原丝湿法纺丝成形工艺的研究[D];北京化工大学;2011年
3 刘洋;PA6/MWNTs复合纳米纤维纱连续静电纺丝的研究[D];苏州大学;2011年
4 林耀;无机微粒改性的抗静电聚丙烯腈纤维新技术和新工艺的研究[D];东华大学;2006年
5 徐海萍;射频等离子法制备的TiO_2纳米晶、PAN预氧化纤维纳米尺度微观结构研究[D];太原理工大学;2005年
6 陈娟;聚丙烯腈湿法纺丝凝固过程的研究[D];山东大学;2006年
7 马晓军;木材苯酚液化物碳素纤维化材料的制备及结构性能表征[D];北京林业大学;2007年
8 刘建军;聚丙烯腈改性及其对原丝组织结构的影响[D];山东大学;2007年
9 葛曷一;聚丙烯腈原丝与碳纤维结构相关性研究[D];山东大学;2007年
10 季保华;聚丙烯腈初生纤维成形机理研究[D];山东大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 石彦平;拉曼光谱研究碳纤维的微观结构和性能[D];东华大学;2011年
2 张历;成形条件对聚丙烯腈超分子结构的影响[D];东华大学;2011年
3 韩玉茹;国产抗起球腈纶可纺性及其混纺织物性能研究[D];东华大学;2011年
4 郭聪聪;PAN/DMSO纺丝溶液的流变性能与挤出成型过程[D];东华大学;2011年
5 魏居杰;废弃聚丙烯腈吸水改性研究[D];东华大学;2011年
6 刘杨;聚丙烯腈基碳纤维性能影响因素及结构遗传性研究[D];吉林大学;2011年
7 尹江苹;固化过程中木材苯酚液化物碳纤维原丝结构表征与热稳定性[D];北京林业大学;2011年
8 赵传奇;碳纤维用高分子量聚丙烯腈纺丝溶液的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 杨策宇;PAN成纤—晶态结构—预氧化结构相关性研究[D];北京化工大学;2011年
10 昌志龙;低温热处理过程中环境介质对PAN纤维化学结构影响规律的研究[D];北京化工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 侯静强;张冠;解廷秀;;碳纤维复合材料的界面改性技术[J];工程塑料应用;2010年04期
2 徐华,吴红枚;高浓度 PAN/DMSO 原液粘度特性及纺丝工艺性的研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);1999年03期
3 纪箴,张崇方,钱律,余宗森;国产与英国聚丙烯腈原丝的结构和性能分析[J];北京科技大学学报;1997年03期
4 陈娟;王成国;;PAN湿法纺丝中凝固成纤过程的研究进展[J];材料导报;2006年09期
5 杨茂伟;王成国;王延相;王启芬;刘焕章;蔡相军;;PAN湿法纺丝工艺与纤维性能相关性研究[J];材料导报;2006年10期
6 时东霞,刘宁,杨海强,高聚宁,江月山,庞世瑾,吴旭彪,纪箴;聚丙烯腈基炭纤维的扫描隧道显微镜研究[J];材料研究学报;1997年03期
7 滕新荣,胡学超,邵惠丽,章潭莉;超临界CO_2中丙烯腈的沉淀聚合反应[J];东华大学学报(自然科学版);2002年03期
8 顾新飞;张清华;陈大俊;;聚酰胺酸溶液的动态流变行为[J];东华大学学报(自然科学版);2008年01期
9 赵东滨,寇元;室温离子液体:合成、性质及应用[J];大学化学;2002年01期
10 时东霞,刘宁,杨海强,高聚宁,江月山,庞世瑾;聚丙烯腈基碳纤维的表面结构研究[J];电子显微学报;1997年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 曾禹星;聚丙烯腈/室温离子液体浓溶液的流变行为及其湿法成形工艺的研究[D];东华大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 翁静英,刘茂树;“涤纶短纤维多孔纺丝工艺与设备”工业化生产试验通过鉴定[J];合成纤维;1984年01期
2 ;聚砜中空纤维膜多孔纺丝工艺及超滤器中试研究通过技术鉴定[J];产业用纺织品;1985年04期
3 蔡涛;张慧慧;郭清华;邵惠丽;胡学超;;纺丝工艺对离子液体法新型纤维素纤维性能的影响[J];合成纤维;2009年05期
4 孙杏根;;埃克森熔融喷吹纺丝工艺概述[J];化纤与纺织技术;1987年03期
5 陈瑞法;;涤纶短丝纺丝工艺技术控制探讨[J];北京纺织;1991年03期
6 秦泽洲;丙纶异形长丝的纺丝工艺探讨[J];合成纤维;1992年03期
7 郭善文;纺粘法纺丝工艺条件的优化[J];非织造布;1996年04期
8 赵军,车剑峰,侯建国;二步法丙纶高强工业丝纺丝工艺研究[J];合成纤维;2000年06期
9 T.Gries ,刘越;聚丙烯腈纤维的发展:开发简史与生产工艺[J];国外纺织技术;2003年11期
10 哈丽丹.买买提;吾满江.艾力;;纤维素氨基甲酸酯纤维纺丝工艺探讨[J];纺织学报;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴玥;何吉欢;俞建勇;万玉芹;;带有外加磁场的静电纺丝工艺的理论研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
2 李倩;苗彬;刘清军;梅峰;;开发生产33dtex/24f涤纶FDY的工艺探讨[A];第八届陈维稷优秀论文奖论文汇编[C];2005年
3 高昆;胡信国;伊廷锋;陈辉;;电纺法制备PVDF纳米纤维作为锂离子电池隔膜的研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
4 王乐军;马君志;姜明亮;杨增光;;粘胶长丝连续纺纺丝机发展评述[A];2006/2007中国纺织工业技术进步研究报告[C];2006年
5 曲铭海;王永奇;秦庆才;;无机纳米抗菌涤纶长丝的研制[A];山东纺织工程学会十一届第三次优秀论文评选获奖论文集[C];2004年
6 吴兆棉;吴国华;吴文华;朱美芳;;PAN/ATO原液改性聚丙烯腈纤维的研究[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
7 李杰;杨喆;;抗菌聚酯纤维的研制[A];'2001功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2001年
8 王敏;沈家庆;刘福安;;全自动卷绕头电气控制系统[A];全国冶金企业计控网络化研讨会论文集[C];2003年
9 解德诚;;0.56dtex×38mm细旦涤纶短纤维生产工艺探讨[A];第八届陈维稷优秀论文奖论文汇编[C];2005年
10 张守运;王燕萍;;竹炭改性细旦涤纶长丝生产工艺的探讨[A];铜牛杯第九届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李健;蜜胺纤维装置工业化条件已成熟[N];中国化工报;2007年
2 东华大学化学纤维研究所 刘兆峰;世界最高强度纤维由中国造[N];中国纺织报;2008年
3 记者  许海坡 通讯员  韩国生;山东海龙新品通过鉴定[N];中国纺织报;2007年
4 北京巨龙博方科学技术研究院 韩晋民;调温纤维的开发与应用[N];中国纺织报;2008年
5 王子君;我国研发成功新型聚合熔体直接纺丝工艺[N];中国企业报;2008年
6 席萍;ITMA:展示最新创意的平台[N];中国纺织报;2007年
7 见习记者  杨群;绿色时装料:入土半年即化[N];解放日报;2006年
8 市科技局;晋江三项目入选“新材料”重大科技专项[N];福建科技报;2009年
9 本报记者  许海坡 通讯员  沈初芳;领先市场一到三年[N];中国纺织报;2006年
10 本报记者 张家洲;今天的质量就是明天的市场[N];中国纺织报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 董兴广;聚丙烯腈纤维纺丝成形机理及工艺相关性研究[D];山东大学;2009年
2 刘向阳;含联苯侧基聚酰亚胺纤维的制备及结构与性能研究[D];四川大学;2006年
3 李罡;气电纺蚕丝蛋白纳米纤维的制备与组织工程研究[D];四川大学;2005年
4 庄旭品;溶剂纺壳聚糖衍生物/纤维素抗菌纤维的制备与特性研究[D];天津大学;2005年
5 孙亚峰;微纳米纤维纺丝拉伸机理的研究[D];东华大学;2011年
6 代永强;超高分子量聚丙烯腈混合溶剂沉淀聚合等理论研究及原丝制备工艺的探索[D];北京化工大学;2013年
7 刘洋;PA6/MWNTs复合纳米纤维纱连续静电纺丝的研究[D];苏州大学;2011年
8 陈四海;PET/PTT自卷曲纤维双组分配置、热处理及其结构性能分析[D];东华大学;2010年
9 齐文;聚芳醚锂离子电池隔膜的电纺丝制备技术研究[D];大连理工大学;2012年
10 费燕娜;聚乳酸/茶多酚复合纳米纤维膜的制备及性能研究[D];江南大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李保卿;基于免疫神经网络专家系统的纺丝工艺优化[D];东华大学;2011年
2 周强;基于智能算法的碳纤维原丝纺丝工艺监测与优化[D];东华大学;2012年
3 袁永佳;PPEK纺丝工艺及其纤维性能、结构研究[D];大连理工大学;2012年
4 陈惠芳;聚丙烯腈原丝拉伸工艺、机理及结构性能的研究[D];东华大学;2005年
5 王宏信;吸湿排汗纤维的工艺设计和结构性能分析[D];苏州大学;2005年
6 王锐;芳砜酰胺共聚物纺丝工艺与纤维结构性能的关系[D];东华大学;2013年
7 尹宝;高模低缩涤纶工业丝结构、性能特点的研究[D];东华大学;2007年
8 厉勇;碱溶性羟乙基纤维素双螺杆湿法纺丝工艺的研究[D];东华大学;2008年
9 许广平;芳香环改性尼龙6工业丝纺丝工艺探讨[D];苏州大学;2011年
10 马向军;以NaSCN溶液为溶剂一步法湿纺PAN基碳原丝工艺的研究[D];天津大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026