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，亦稱干噴濕紡，是一種既能實現(xiàn)PAN原絲和碳纖維高性能化，又能通過高速紡絲實現(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ΑＴ诩徑z的凝固成型階段，溶劑的擴(kuò)散對纖維結(jié)構(gòu)的形成具有重要影響，同時此階段形成的纖維結(jié)構(gòu)又會對之后溶劑的再擴(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間大幅縮短，所以如何在更加有限的時間內(nèi)使溶劑擴(kuò)散良好，同時使生成的纖維結(jié)構(gòu)適宜再擴(kuò)散是一個值得研究的課題。前人對溶劑擴(kuò)散的研究一般均限于對擴(kuò)散系數(shù)的模

2、擬和理論計算，對溶劑擴(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，沒有更為細(xì)致地分析兩者之間的相互影響作用。
　　為實現(xiàn)高速紡絲，限定在低濃區(qū)凝固成型。本文通過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)相對疏松。
　　5、PAN初生纖維截面形狀對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