對(duì)位芳綸制備過程中液晶和取向結(jié)構(gòu)變化的研究.pdf

1、聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(Poly(p-phenylene terephthalamide)，PPTA)纖維是一種高性能芳香族聚酰胺纖維，在航空航天、國防、汽車等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。PPTA纖維是采用干濕法液晶紡絲工藝制備而成的，主要包括紡絲漿液制備、空氣層拉伸、凝固浴固化成型、熱處理等工序，其中紡絲漿液制備工序是紡絲原液體系中液晶結(jié)構(gòu)的形成階段，凝固浴固化成型是初生纖維獲得結(jié)晶和取向結(jié)構(gòu)的重要階段。因此，為了研究對(duì)位芳綸制備過程中結(jié)晶和

2、取向結(jié)構(gòu)的變化，本文采用了計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)紡絲漿液的制備過程和凝固浴固化成型過程中的各個(gè)影響因素進(jìn)行了分析討論。
　　首先，本文采用動(dòng)態(tài)蒙特卡洛模擬方法研究了不同凝固浴條件下，原液細(xì)流固化成型過程中分子鏈的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的優(yōu)勢將實(shí)驗(yàn)過程中分子鏈的運(yùn)動(dòng)規(guī)律直觀的呈現(xiàn)出來，發(fā)現(xiàn)了高分子鏈在凝固過程中會(huì)受不良溶劑的排擠作用而向中心移動(dòng)，導(dǎo)致邊緣和中心區(qū)域在結(jié)晶度和取向度上出現(xiàn)差別，形成皮芯層結(jié)構(gòu)，從而對(duì)不

3、同實(shí)驗(yàn)條件下分子鏈的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有了更全面的認(rèn)識(shí)。
　　在通過計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中分子鏈運(yùn)動(dòng)規(guī)律有了一定認(rèn)識(shí)之后，本文又采用實(shí)驗(yàn)的方法研究了溫度對(duì)PPTA-H2SO4溶液體系相態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的影響，并采用偏光顯微鏡、傅立葉變換紅外光譜儀以及同步輻射光源三種測試手段，分別對(duì)PPTA-H2SO4溶液體系在升降溫過程中的相態(tài)結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行了在線的分析研究。研究結(jié)果不僅確定了15.6％的溶液體系的兩個(gè)相態(tài)轉(zhuǎn)變點(diǎn)，而且發(fā)現(xiàn)PPTA-H2SO4溶

4、液體系在高溫作用下進(jìn)入各向同性狀態(tài)后，液晶結(jié)構(gòu)會(huì)遭到不可逆的破壞，主要表現(xiàn)在降溫過程中相態(tài)轉(zhuǎn)變溫度降低以及不能形成連續(xù)的液晶相疇的現(xiàn)象。此外，本文還利用偏光顯微鏡觀察了PPTA-H2SO4溶液在毛細(xì)管中流動(dòng)時(shí)發(fā)生取向的過程，這與計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)得到的壁面誘導(dǎo)分子鏈取向效應(yīng)相一致。
　　本文也研究了凝固浴溫度和濃度對(duì)紡絲原液固化成型效果的影響，利用偏光顯微鏡觀測了不同凝固浴條件下不良溶劑（H2O）向紡絲原液中擴(kuò)散的速率變化；利用掃描電