凝胶化理论初探及PAN原丝的凝胶法纺丝

提出了一种聚丙烯腈(PAN)原丝的新型纺丝方法—凝胶法纺丝技术。根据凝胶化理论,从溶液浓度、体系的凝胶化温度和非溶剂水的影响3个方面对PAN原丝凝胶法纺丝进行深入的研究,并与干湿法纺丝进行比较,得出重要结论:凝胶法纺丝所得的PAN原丝皮芯结构差更小,平均孔洞半径更小,结构更致密,孔洞相对体积分数大幅度下降,力学性能更佳。     

DMSO法PAN原丝湿法纺丝工艺研究

通过实验对二甲基亚砜（DMSO）法聚丙烯腈（PAN）原丝的纤维凝固成形、水洗、牵伸、干燥定型条等湿法纺丝工艺对纤维性能的影响进行了研究,实验结果表明：增大喷丝板孔径,有利于提高原丝的取向度和干燥收缩率;调节凝固浴质量分数和温度,可生产出综合性能较好的原丝;提高水洗温度有利于制得性能好的原丝;热水、沸水和蒸汽3级牵伸工艺...     

PAN基碳纤维原丝纺丝技术及其发展现状

简介了PAN基碳纤维原丝纺丝技术的发展进程.结合目前全球主要PAN基碳纤维生产企业碳纤维原丝产品的生产方法、专利及学术研究情况,分别对湿法纺丝、干喷湿纺、凝胶纺丝、静电纺丝、熔融纺丝等PAN基碳纤维原丝典型的纺丝技术以及知识产权情况进行了阐述和分析.指出我国碳纤维技术仍处于入门阶段,其发展受许多重要因素制约,必须把我国碳纤维产业化发展提升到国家战略高度予以重视.     

基于熔融纺丝PAN原丝的数值模拟研究

采用熔融纺丝制备聚丙烯腈(PAN)基碳纤维原丝,根据聚合物熔融纺丝的基本原理,选取PhanThien-Tanner微分粘弹模型,利用Polyflow软件对PAN熔融纺丝过程进行数值模拟,研究了PAN原丝制备过程的直径变化、拉伸速率分布、温度分布规律。结果表明:在距喷丝板0~10 cm处纤维直径急剧缩小,10~20 cm处开始缓慢减小,之后趋于稳定,纤维表面和纤维中心拉伸速率几乎重合,纤维中心温度一直高于表面温度,在离喷丝板2~15 cm处,纤维中心温度与表面温度之差较大,之后温差变小最终趋于0℃;数值仿真模拟可以较准确地模拟PAN熔融纺丝过程;熔融纺丝制得PAN原丝,其断裂强度能满足高性能碳纤维原丝的强度要求。     

干喷湿纺聚丙烯腈原丝纺丝原液管道的设计

从聚丙烯腈原丝纺丝原液特性及干喷湿纺纺丝原液均一性要求出发,通过生产实践及理论分析,探讨了聚丙烯腈原丝纺丝原液管道在材质、管径、管道连接、保温、原液混合等方面的设计与改进。研究结果表明,干喷湿纺线实现了原液稳压、恒温和空气层高度可控性的输送,确保大批量的稳定化生产。     

PAN原丝干湿法纺丝断裂问题的研究及其计算机计算

通过实验和理论分析确定PAN原丝干湿法纺丝时断裂发生的区域,并且验证了凝固条件的改变是否对其产生影响,针对断裂发生的区域,根据相应的数学模型编写计算机程序,通过程序运算来判断纺丝过程的稳定性,并对判断预测的结果进行了实验验证,取得了比较好的效果。     

熔融纺丝工艺制备碳纤维原丝

聚丙烯腈基碳纤维的制备主要采用溶液纺丝方法,生产过程需要溶剂回收,工艺流程长,因此制造成本高。笔者主要介绍了聚丙烯腈基碳纤维的制备工艺概况,特别介绍了熔融纺丝路线制备聚丙烯腈原丝的方法。利用共聚改性、增塑改性、纺丝后处理等方法,可以制备聚丙烯腈基碳纤维,并提出了由熔融纺丝制备聚丙烯腈基碳纤维的可行路线。     

碳纤维用聚丙烯腈原丝制备技术的研究进展

碳纤维的品质在很大程度上取决于原丝。制造品质优异的原丝的主要制约因素有聚合体中共聚单体类型、纺丝方法及工艺、拉伸工艺、干燥致密化程度、上油工艺及油剂类型。本文从以上几个方面总结了日本文献中制取高性能碳纤维原丝的几种关键技术。     

碳纤维用PAN原丝的生产和研究

本文介绍吉化公司百吨/年级碳纤维用PAN原丝生产线的技术特征和产品性能指标。在67%硝酸水溶液中均相聚合湿法纺丝制取高强高模高延伸率低钠离子含量低灰份的高强碳纤维用的原丝。通过控制单丝纤度波动稳定原丝力学性能和降低其直径不均率。     

碳纤维原丝纺丝液脱单、脱泡工艺及装置技术研究

纺丝液脱单、脱泡效果的好坏直接决定了后期纺丝、干燥、牵伸等工艺过程是否能够顺利进行。介绍了一种适用于聚丙烯腈纺丝液脱单、脱泡的处理方法,尤其适用于真空状态下连续动态脱单、脱泡。该方法原理简明,设备先进,操作方便,脱单、脱泡强度高;在密闭条件下,可以自控进行连续性生产;与聚丙烯腈原丝生产线相配套,脱单、脱泡处理效果显著。经处理,实现残余单体质量分数在0.1%以下,溶剂损失量不高于5%,气泡明显减少。     

聚丙烯腈原丝超声波水洗工艺

将超声波技术应用到聚丙烯(PAN)原丝的水洗工艺中,研究了超声波功率、水洗温度、水洗时间对PAN原丝中残留二甲基亚砜(DMSO)含量的影响。结果表明,超声波功率为200 W,洗涤温度50℃,洗涤时间10 min,洗涤后的PAN原丝中的DMSO含量大幅降低,且超声波水洗PAN原丝的洗涤效果比普通水洗好。     

干湿纺中聚丙烯腈原丝凝固成形的探讨

介绍了聚丙烯腈（PAN）碳纤维原丝在以温度为主导的热致变和浓度为主导的双扩散致变下的成形过程,分析了凝固pH及牵伸率等对凝固成形的影响,并对干湿纺下淬火成膜,膜内液滴变化、细颈区拉伸等作出新的解释,从而对干湿纺下凝固成形的机理有一定的宏观把握,为纺出高品质的PAN原丝奠定理论基础.     

聚丙烯腈纤维热物理收缩行为的研究

利用动态力学分析、热机械分析以及X射线衍射分析等方法对聚丙烯腈(PAN)纤维在不同拉伸条件下的热物理收缩行为进行了研究。结果表明:拉伸有利于PAN纤维非晶区的取向,在热环境条件下,随着分子链运动活性的提高而生产解取向;拉伸倍数越大,PAN纤维解取向越容易发生,物理收缩量越大;沸水处理后,PAN纤维的物理收缩量随拉伸倍数的增加而减小,纤维晶态结构完善,非晶区相对含量减少。     

Gel spinning of polyacrylonitrile fibers with medium molecular weight

A new gel‐spinning method was employed to prepare polyacrylonitrile (PAN) fibers from a PAN spinning solution with dimethylsulfoxide and water as a mixed solvent. Aging at 25 °C for 120 min brought the spinning solution to the sol–gel transition and a three‐dimensional gel formed before entering the coagulation bath. The as‐spun fibers from the solution at the sol–gel transition and in the gel state possess a circular cross‐section. Compared with dry‐jet wet‐spun fibers, the gel‐spun fibers have a more compact structure, fewer voids and better mechanical properties after a three‐stage drawing. Moreover, the gel‐spun fibers obtained from the extraction bath have a more homogeneous microstructure and better packed supermolecular structure. The physical properties of the extracted gel‐spun fibers are also better than those of coagulated gel‐spun fibers. Copyright © 2010 Society of Chemical Industry     

凝胶染色过程中腈纶沿纺程的结构性能变化的研究

采用湿法纺丝工艺制备腈纶(即聚丙烯腈(PAN)纤维),研究了凝胶染色过程中PAN纤维在不同工序段的结构和物理性能.结果表明:沿着纺程,PAN纤维的直径逐渐减小,纤维的玻璃化转变温度和结晶度逐渐提高;在水洗后PAN纤维表面有明显的微观结构缺陷、且无定形区占比高;经过热拉伸和干燥致密化之后,纤维致密化,结晶度大大增加,凝胶...     

聚丙烯腈原丝及其干喷湿纺

介绍了用于 PAN基碳纤维的聚丙烯腈原丝的发展历史 ,阐述了聚丙烯腈纺丝工艺中的主要工序和技术关键 ,指出了可以在聚合、纺丝过程中通过控制杂质及使用高相对分子质量的 PAN树脂纺制 PAN纤维等方法来提高原丝的性能。着重介绍了目前纺丝工艺中 PAN共聚体的制备、纺丝流体的流变行为及其凝固过程等重要工序的研究成果     

聚丙烯腈原丝的预氧化过程研究

采用透射电子显微镜(TEM)、差示扫描量热(DSC)分析仪、红外吸收光谱(FTIR)分析仪和元素分析仪等为主要手段,系统地研究了聚丙烯腈预氧化过程中结构的变化过程。结果发现：在预氧化过程中,聚丙烯腈原丝主要进行化学结构变化和形态结构的重排,首先在无定形区引发环化反应,然后扩展至有序区,最终形成耐热的梯形环化结构。预氧丝的片层组织是由原丝片层结构演变过来的,随着预氧化温度的升高,片层状形态增多,特别是预氧化后期更多     

碳纳米管对聚丙烯腈溶液流变行为的影响

将混酸处理后的多壁碳纳米管(MWNT)超声分散于含5%水的二甲基亚砜(DMSO)中,然后将其与聚丙烯腈(PAN)/DMSO(含5%水)的纺丝溶液剪切共混,制备含碳纳米管的PAN纺丝溶液。采用椎板旋转流变仪研究了PAN纺丝溶液的流变行为。结果表明,添加碳纳米管后,PAN纺丝溶液的表观粘度变大,且其对剪切速率的敏感性增强。同时,随着MWNT含量的增加,PAN纺丝溶液的非牛顿指数降低,结构粘度指数和粘流活化能增大。     

聚丙烯腈基纤维的结构设计及其演变性研究

为了制备高性能的聚丙烯腈基碳纤维,借助高温DSC曲线分析、透射电镜和扫描电镜等分析方法,通过对制备碳纤维的不同类型原丝进行分析,对聚丙烯腈基纤维的结构设计及其演变性进行了研究,结果发现在聚合、纺丝过程中要避免结构缺陷的引入,才能制备具有理想的物理化学结构和精细组织结构的原丝,只要丙烯腈质量分数达0．97以上,第二、三单体的微量变化不足以引起原丝和碳纤维性能发生大的变化,原丝微观组织结构不断演变和转化,某些结构缺陷会遗传到碳纤维中,质量较高PAN纺丝液质量分数纺丝液制取的纤维表面沟槽小而浅．