某国产聚丙烯腈原丝的预氧化研究

在炭纤维生产线上对某国产聚丙烯腈（PAN）原丝进行预氧化处理,采用差示扫描量热法（DSC）对该国产聚丙烯腈原丝进行热分析,确定预氧化温度,采用元素分析仪、傅里叶转换红外光谱仪（FTIR）和X线衍射仪（XRD）等检测方法对不同预氧化阶段的纤维进行研究。研究结果表明:随着预氧化温度的升高,纤维的密度逐渐增加,最终密度达到1.366 g/cm3;纤维的含氧量随温度的升高而增加,且温度越高,增加越快,而其他元素变化缓慢;FTIR结果显示2 243.1 cm-1（C≡N）振动峰逐渐降低,新出现的1 612.2 cm-1（C=N）振动峰逐渐加强,表明纤维内线性分子链向耐热的梯形结构转变;X线衍射结果显示17°和29°附近的衍射峰强度逐渐减小,由较宽的衍射峰替代,表明纤维内发生收缩解取向,原序态结构消失,形成堆积较混乱的且不规则的梯形聚合物。     

聚丙烯腈原丝微结构的X射线衍射分析

通过X射线二维衍射图像和2θ扫描法对四种不同的国内外聚丙烯腈原丝进行了结构表征,探讨了不同PAN纤维在微观结构上的差异,为深入分析PAN原丝的序态结构和了解其结构性能关系、进一步提高原丝的质量提供了依据。     

X射线衍射法研究聚丙烯腈原丝的晶态结构

用X射线衍射法研究了成纤过程中聚丙烯腈原丝晶态结构的演变规律,给出了各阶段聚丙烯腈的晶态结构模型。结果表明,成纤过程中聚丙烯腈原丝的晶态结构由最初的两相准晶结构经致密化后演变成单相仲晶结构。初生纤维的两相结构中含有“准晶区”（有序区）和非晶区（无序区）,“准晶区”中聚丙烯腈大分子以不规则螺旋棒的形式堆砌。致密化过程中非晶区向有序区转变并和原有的有序区相互渗透形成单相“仲晶区”,在这种单相结构中,PAN大分子以一种类Z字形不规则螺旋棒的形式存在,棒与棒之间相互重叠、交叉、缠绕交织,相邻棒间结合紧密。     

国产与进口聚丙烯腈基碳纤维的结构和性能

测定了国产ＰＡＮ基碳纤维和进口碳纤维Ｔ３００的力学性能，用化学分析，扫描电镜，Ｘ射线衍射等方法研究了２种碳纤维的化学成分，表面形态，断口形貌及微晶结构参数，分析了原丝的结构对碳纤维的结构和性能的影响，以及碳纤维的结构和性能的关系。     

丙烯酸甲酯在聚丙烯腈原丝热稳定化中的作用

研究了丙烯酸甲酯在丙烯腈共聚纤维热稳定化过程中的作用。实验结果表明,丙烯酸甲酯作为丙烯腈的共聚组分,主要起着延缓氰基环化反应的作用。同时,丙烯酸甲酯的存在对提高聚丙烯腈预氧丝的皮层含量是有益的。     

碳纤维用PAN原丝的结构与性能

采用以二甲基亚砜（DMSO）为溶剂的连续溶液聚合和一步湿法纺丝技术,在10t／a中试实验装置上成功地制备了碳纤维用聚丙烯腈（PAN）原丝批量产品。通过不断地优化聚合和纺丝工艺条件,实现了PAN原丝的中试稳定化。实验结果表明,采用连续溶液聚合技术在实现单体高度转化的同时获得了高分子量的PAN共聚物,通过调整凝固成型工艺条件和牵伸配比制备了具有圆形截面且结构致密的高取向度PAN原丝。将批量PAN原丝产品进行预氧化、低温碳化和高温碳化后．获得PAN基碳纤维,其束丝强度、模量和断裂伸长率的平均值分别达到3．74GPa,223GPa和1．7％。     

聚丙烯腈（PAN）原丝在预氧化过程中的热机械行为— …

运用自制热机械模试装置对几种商业用ＰＡＮ原丝在预氧化过程中的热机械行为进行了测定,从收缩应力变化结果发现,其应力变化曲线均存在两个特征峰,即在物理变化区和化学变化区内的收缩应力峰。物理收缩应力峰大小与原丝的加工热历史密切相关。对两种不同热历史的ＰＡＮ纤维进行了连续预氧化及碳化实验,对比了所制得碳纤维的性能,从而通过对ＰＡＮ纤维的机械行为测定来 下原丝的质量优劣     

对国内聚丙烯腈碳原丝生产及发展的几点建议

1　国内碳原丝及碳纤维发展概况国外于上个世纪 60年代开始生产聚丙烯腈 (简称ＰＡＮ)基碳纤维 ,国内 70年代开发 ,80年代初开始中试规模生产聚丙烯腈碳原丝和聚丙烯腈基碳纤维。 1982年兰化公司在国内首家建成 3 0吨 /年聚丙烯腈碳原丝中试装置。1985年吉化公司试剂厂建成 70吨 /年硝酸一步法聚丙烯腈碳原丝装置。 1986年山西榆茨化学纤维厂建成 70吨 /年二甲基亚砜一步法聚丙烯腈碳原丝生产装置。 1995年兰化公司特纤所通过技术改造 ,碳原丝生产能力达到 10 0吨/年。到 2 0 0 0年 ,国内聚丙烯腈碳原丝厂家只有三家 ,总生产能力 2 40吨见表…     

化学改性聚丙烯腈原丝热应力的研究

采用对比的方法,研究了在热氧稳定化过程中,经高锰酸钾（ＫＭｎＯ４）改性的纤维与未改性纤维的热应力变化。实验表明,两咎纤维在稳定化过程听热应力变化可分为物理和化学变化两个阶段。在相同热氧稳定化条件下,要使两种纤维在物理变化范围内得到相同内和,改性纤维所需负荷较小;在化学变化区,改性纤维所对应的热应力峰值温度较低,表明改性对热氧稳定化反应具有一定的催化作用。     

聚集态结构对聚丙烯腈纤维物理收缩的影响

借助热机械分析仪（TMA）、X射线衍射仪（XRD）、声速仪等研究了聚集态结构对聚丙烯腈（PAN）纤维分子链物理收缩特性的影响。结果表明,由于聚集态结构影响分子链段运动性,PAN纤维分子链表现出分级收缩的特点：物理收缩首先开始于纤维非晶区,之后向晶区边界分子链扩展;非晶区分子链段收缩是物理收缩的主要部分,收缩率随非晶区取向度增加而增大;晶区边界分子链段运动受周围晶区限制,收缩较非晶区缓和,随晶区边界取向分子链增多,收缩率小幅增大;温度升高、时间延长,各段收缩率均不同程度增大。     

热处理对Lyocell纤维结构和性能的影响

研究了热处理时不同的温度、时间及张力对Lyocell纤维结构和性能的影响。结果表明热处理能提高Lyocell纤维的强度和模量,但是断裂伸长率有所下降。热处理温度为160℃,时间为12～25s时效果较好。热处理中施加张力可以进一步提高Lyocell纤维的强度和模量,但纤维的断裂伸长率迅速下降。热处理后的Lyocell纤维结晶度略有提高,但随着张力的增加,结晶度基本不变。热处理后纤维的总取向增大,而晶区取向基本不变,故无定形区取向大幅度提高。研究结果还表明Lyocell纤维通过热处理而提高的力学性能并不能长久地维持,随着放置时间的延长,其力学性能会逐渐下降并回复到热处理以前的状态。     

PAN基低温碳化纤维的性能及应用

该文研制了碳化温度在600～900℃的聚丙烯腈(PAN)基低温碳化纤维,采用化学元素分析仪、广角X射线衍射仪和激光拉曼光谱仪分析了纤维的化学成分及微观结构,测试了纤维的力学及电学性能。结果表明:随着碳化温度的升高,纤维中碳元素质量分数提高,部分氮、氢、氧元素被去除;纤维线密度和断裂伸长率下降,体密度和拉伸强度上升;碳化过程中纤维内部乱层石墨结构体积分数提高,导致纤维体电阻率下降;低温碳化纤维/树脂复合涂层具有良好的防静电性能。     

氧化棉纤维经角蛋白溶液处理后的结构及性能研究

采用氢氧化钠和双氧水溶解羊毛制得可溶性角蛋白溶液,再对经高碘酸钠选择性氧化的棉纤维进行处理.研究了氧化棉纤维经角蛋白溶液处理后的结构和力学性能.结果表明,氧化棉纤维经角蛋白溶液处理后产生增重,同时在纤维表面吸附成膜,红外光谱表明角蛋白与氧化棉纤维之间形成共价结合,且氧化棉纤维经角蛋白溶液处理后的力学性能基本不变.     

PAN基炭纤维高效催化石墨化研究

通过在磷酸和钼酸钠水溶液中交替直流电解,实现磷-钼元素催化剂在PAN基炭纤维上的沉积和分散,以促进其石墨化,考察了热处理温度和电解液中钼酸钠浓度对PAN基炭纤维催化石墨化的影响.催化剂的担载状况、纤维的形貌和结构变化等分别通过能量散射谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)进行分析和表征.结果表明:通过交替直流电解处理,可以有效地破坏炭纤维的组织结构,并同步实现催化剂在炭纤维上的分散和沉积,促进了PAN基炭纤维的催化石墨化.交替直流电解处理过的炭纤维经2 400 ℃热处理后,其石墨化度高达99%,微晶尺寸(L_c)为38 nm.     

Influence of Thermal Treatment on the Structure and Thermal Properties of Kaolin Modified Polyester Fibers

Modified polyester fibers were obtained using 2% and 6% of kaolin blends through melt spinning.The influences of two thermal treatments maintaining the original tension(180 ℃×2 min and 200 ℃×1 min)on the structure and properties of fiber were compared.The changes of grain size and crystallinity of fiber were investigated by X-ray diffraction(XRD).The changes of thermal properties of fibers were analyzed using dynamic mechanical analyzer(DMA).The results show that the crystalline structure of kaolin modified polyester fiber doesn't change with the thermal treatment.With the kaolin content increasing,the grain size of fiber changed.The higher the thermal treatment temperature is,the higher the crystallinity of fiber is.There are two glass-transition temperatures for kaolin modified:the lower one is the glass-transition temperature of polyester fiber matrix,and the higher one is derived from the heterogeneous blend of polyester matrix and nano kaolin.The higher the kaolin content is,the higher the glass-transition temperature is.Thermal treatment could increase the compatibility of polyester matrix and nano kaolin.There was only one glass-transition temperature for the thermal treatment fiber,and the heat resistance of fiber was improved.Thermogravimetric analysis-differential scanning calorimetry(TGA-DSC)results of kaolin modified polyethylene terephthalate(PET)matrix indicate that the decomposition temperature of PET fibers,kaolin modified PET fibers,and thermal treated fibers were little different within 40%-60% of weight loss rate range.     

Thermal Properties of Crosslinking Modified Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene Fibers by Ultra-Violet Irradiation

By means of ultra-violet(UV)irradiation with photoini-tiator and multifunctional crosslinking agent,thecrosslinking modification of ultrahigh molecular weightpolyethylene(UHMWPE)fibers prepared by gel-spin-ning was carried out.Thermal properties of fiber sampleswere examined using differential scanning calorimetry(DSC),thermomechanical analysis(TMA)apparatusand a manual device.The results indicated that the opti-mal irradiation energy is 250-400 mJ/cm~2,heat-andcreep-resistant behaviors of modified fibers have beenimproved.     

热处理对桑蚕丝纤维结构与性能的影响

文章以普通桑蚕丝纤维和经壳聚糖处理的桑蚕丝纤维为研究对象,对其进行热处理,研究热作用对其结构与性能的影响.研究结果表明,两种真丝纤维经热处理后均产生失重与泛黄现象,且壳聚糖处理真丝纤维较普通桑蚕丝更明显.热处理后,普通桑蚕丝纤维结晶度提高,壳聚糖处理真丝纤维结晶度下降,同时其纤维表面出现皱缩条纹.经壳聚糖处理的真丝纤维更易老化.     

The Morphology and Properties of the X - ray Shielding Fibers

The morphology,mechanical and dynamic mechanicalproperties and shielding efficiency of the novel X-rayshielding fibers were analysed.The results show that thestructure defects which exist in as-spun fibers are obvi-ously reduced in the drawn fibers.The tensile strengthand the elongation at break of drawn fibers decrease withthe increase of the shielding agent content and the tensilestrength increases with the increase of the drawn-foldof the fibers.On the E'-T curves,as the shielding agentcontent increases,there is first an increase,then a de-crease in the E'value above 60% of the shielding agent.Their thermal properties also change evidently.Theshielding efficiency of their nonwoven fabrics is obvious.     

Influence of Dispersion of Nano-ZnO Particles in Polymer Matrices on Properties of Relevant Nano Composite Fibers

IntroductionIt is well knownthat nanoparticles have rich propertiesand are useful for functional composites . The nanometricsize ,leading to huge specific surface area up to or morethan1 000m2/g ,andtheir unique properties have attractedintensive interests . Thus many articles have elucidated thepreparation of polymer matrix nanocomposites( PMNC)[1 6]. Polymers are very i mportant matricesbecause of their flexibility and easy processing .Nanoparticles i mpart larger-size congeries because of…