纺丝工艺对高相对分子质量Lyocell 纤维素纤维性能的影响

使用高相对分子质量的纤维素——医用脱脂棉(铜铵法聚合度DP＝1400)为纺丝原料，N—甲基吗啉—N—氧化物(NMMO）作溶剂，采用Lyocell工艺进行纺丝制备高强高模纤维素纤维；通过正交设计和系统试验，考察了纺丝工艺参数(气隙长度，拉伸比，凝固洛浓度和喷丝板孔数)对最终Lyocell纤维机械性能的影响。结果表明，对于这一体系，纺丝工艺参数对纤维的拉伸强度、初始模量及断裂伸长率都有不同程度的影响；在工艺优化的基础上，制备出了拉伸强度8．9cN／dtex，初始模量163cN／dtex的高强高模纤维素纤维。     

高强高模聚乙烯醇纤维的研制

本文报道了不同溶剂条件下PVA的溶解工艺及不同纺丝条件对纤维性能的影响,模索出采用普通分子量的PVA加硼酸用水溶解进行干湿法或湿法纺丝,然后经过多道湿热和干热拉伸制取高强高模量维纶纤维的一种新的工艺条件,所得纤维的强度可达11.35cN/dtex初始模量达363.44cN/dtex,从而能满足其作为产业用途的性能要求。     

由溶致液晶制备高强高模纤维素纤维

工业生产的三醋酯纤维素(分子量约 10～5)溶解在三氟乙酸(TFA)和二氯甲烷(CH_2CI_2)混合溶剂中,在一定浓度下可形成液晶。选择了不同条件进行液晶纺丝,再把初生纤维经过235℃热处理,通过不同皂化处理,得到强度为11.02cN/dtex,模量为 348.98cN/dtex的高强高模纤维素纤维。X-光衍射分析表明该纤维素纤维属于纤维素I族。     

高强高模聚乙烯醇纤维的研制(简报)

本文为采用冻胶纺丝方法制取高强高模聚乙烯醇纤维的初步研究结果。聚合体的分子量(■_w)分别为7.5×10~4和10.1×10~4,制得纤维的强度高达115.7cN/tex,模量为1510cN/tex。文中简要地讨论了纺丝工艺、冻胶纤维的结构、冻胶纤维的拉伸及纤维的力学性能。     

热风干燥技术在高强高模PVA纤维生产过程中的应用研究

本文研究了采用循环热风的加热方式,用燃气作为加热热源,以热风进行循环利用的PVA纤维干燥技术。利用该技术所生产的高强高模PVA纤维,其平均强度≥13CN/dtex、模量320CN/dtex,且获得的纤维产品外观显银白色,分散性一级品率可稳定控制在90%以上。     

具有广泛应用前景的碳纤维

碳纤维是近年来发展起来的新型纤维,是当代高新技术的产物.由于碳纤维具有特殊的性能,现已在高性能复合材料、导电及抗静电材料、空气及水净化,以及建筑材料等领域获得广泛的应用.碳纤维由许多性能各异的品种组成.其中,高强高模碳纤维具有卓越的力学性能,它的模量可达380GPa,是钢丝的10倍,涤纶纤维的30倍.即使是性能优异的凯夫拉(Kevlar)纤维,其模量也只有高强高模碳纤维的1/3.     

UHMWPE冻胶纤维超倍拉伸性能研究

超倍拉伸是制备高强高模聚乙烯纤维的有效途径。研究了萃取、干燥工艺及拉伸速度、浸度等对超高相对分子质量聚乙烯冻胶纤维拉伸性能的影响。结果表明：聚乙烯冻股纤维最大拉伸倍数随萃取除油率的增加而增加；纤维萃取后干燥时有一最佳干燥温度，为25℃左右；随冻胶纤维萃取干燥收缩率的增大，纤维结晶度增加，拉伸性能变差；聚乙烯纤维的拉伸速度不能太高，拉伸温度存在一最佳范围。     

高强高模PVA/CNF/GO复合纤维的制备与性能研究

采用湿法纺丝和热拉伸工艺制备了高强度高模量的PVA/CNF/GO复合纤维,研究了纳米纤维素(CNF)和氧化石墨烯(GO)对聚乙烯醇(PVA)纤维的增强作用,探讨了CNF含量和热拉伸温度对纤维拉伸性能的影响。当CNF的含量为6%,GO的含量为1%时,湿法纺制的PVA/CNF/GO复合纤维在160℃经过3倍的热拉伸处理后具有优异的拉伸性能,其极限抗拉强度为(1.09±0.11)GPa,弹性模量为(21.87±3.03)GPa,比纯PVA纤维分别提高了45%和63%,比未热拉伸处理的PVA/CNF/GO复合纤维分别提高了523%和271%。同时,该复合纤维具有良好的生物相容性和潜在的生物应用价值,可作为手术缝合线,提供组织再生时所需的适当张力。     

SAXS在β晶聚丙烯拉伸丝微孔结构研究中的应用

本文应用小角 X 射线散射技术(SAXS)并配合压汞法和密度梯度法对β晶相聚丙烯拉伸丝的微孔结构以及影响微孔结构的有关工艺因素进行了系统研究。结果表明,SAXS 方法测得的β晶聚丙烯拉伸丝中微孔平均孔径纵向为12～20nm,横向为5.5～9nm,其大小及分布与β晶成核剂的种类、初生纤维中β晶含量、拉伸倍数、拉伸温度、热定型温度和热定型方式等密切相关。经热定型后拉伸丝中的微孔得到不同程度的修补,尤其高温松弛热定型的修补最为显著。     

冻胶纺PVA纤维的超拉伸研究

通过测定聚乙烯醇(PVA)冻胶纤维的表观拉伸粘度(η)与温度(T)的函数关系,求得了表观拉伸活化能(Ea)。试验表明,PVA 冻胶纤维在不同的拉伸温度区间呈现不同的活化能。当温度为70～135℃时 E_(a1)为5.3～9.2 kJ/mol;135～160℃时 E_(a2)为45～54kJ/mol.应用正交设计试验对拉伸参数进行了选择,在优化的拉伸条件下 PVA 冻胶纤维可实现高倍拉伸(超拉伸)。随着拉伸倍数的提高,纤维的结晶度和取向度提高,但在超拉伸的情况下,二者增加不明显。纤维的抗拉强度则随拉伸倍数的增加而单调增加。在本实验条件下当拉伸倍数为60时,PVA 纤维抗拉强度达11.3cN/dtex,模量达323cN/dtex,远高于湿法成型纤维。     

Lyocell长丝热定型工艺对其结构性能的影响

针对Lyocell长丝热定型工艺尚不明确的问题,采用干喷湿纺技术制备Lyocell水洗丝,研究热定型张力、温度和时间等工艺参数对Lyocell长丝力学性能和尺寸稳定性的影响,并结合广角X射线衍射、小角X射线散射以及双折射率等测试分析了不同条件下长丝结晶、取向以及微孔等结构的变化规律,阐明了热定型条件下长丝结构与性能的关系。结果表明：温度为110～130℃时,3 min的热定型可保证长丝中水分的去除,在热定型过程中长丝的晶区结构基本不变,微孔尺寸的减小以及非晶区纤维素分子链段的收缩,提高了长丝的致密化程度并降低了取向程度;施加0.5～2.3 cN/dtex的张力,长丝的断裂强度、初始模量不易发生弱化,且干热收缩率低于0.7%。施加适当张力的热定型有效抑制了非晶区链段的解取向,保持了纤维高结晶、高取向的结构特点,从而保证了Lyocell长丝的力学性能和尺寸稳定性。     

聚乙烯醇冻胶纺丝研究——凝固浴条件对纤维结构性能的影响

通过聚乙烯醇冻胶纺初生纤维及其拉伸纤维的测试分析研究了不同凝固浴条件对结构性能的影响。研究表明,较低的凝固浴温度和经筛选的凝固浴介质有利于形成结构性能更佳的初生冻胶丝及其拉伸纤维。用乙醇代替甲醇作凝固浴介质可纺性能良好。     

不同纤维对高强轻骨料混凝土力学性能影响及微观机理研究

为改善高强轻骨料混凝土的力学性能和弯曲韧性,研究了玄武岩纤维、细聚乙烯醇纤维、仿钢纤维、聚丙烯纤维和粗聚乙烯醇纤维的掺入对高强轻骨料混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗弯强度的影响规律。通过4点弯曲试验获取荷载-挠度曲线,基于韧性指标对比分析了5种纤维对高强轻骨料混凝土弯曲韧性的影响。通过扫描电子显微镜观察纤维破坏前后的表面微观形貌,阐释了不同纤维的增强增韧机理。研究结果表明：掺入纤维对高强轻骨料混凝土的力学性能均有提升,主要提升高强轻骨料混凝土的抗拉性能和弯曲韧性。粗聚乙烯醇纤维提升劈裂抗拉强度和抗弯强度程度最大,分别提高了83%和220%,使高强轻骨料混凝土破坏由脆性转为高延性。纤维对高强轻骨料混凝土抗拉性能和韧性的提升与纤维表面损伤程度成正比。     

钼改性高邻位酚醛纤维的制备及性能

通过正交试验得出钼改性高邻位酚醛树脂(o-MoPR)的最佳合成工艺参数,并制得了重均分子质量为4 255g/mol的o-MoPR,采用熔融纺丝进一步交联处理制得了钼改性高邻位酚醛纤维(oMoPF).对制得的钼改性高邻位酚醛树脂及其纤维进行了结构性能表征,发现钼元素已连接到酚醛树脂的分子链中.研究获得了熔融纺丝初生酚醛纤维的最佳交联浴升温速率为25℃/h,最佳热处理温度为170℃.研究发现钼改性和高邻位化可使酚醛纤维的力学性能和热性能得到较大提高.o-MoPF的拉伸强度比常规酚醛纤维(PF)提升了21 MPa,达到了185 MPa,o-MoPF在N2气氛中的初始分解温度达到535℃,800℃残余质量分数为78%,分别比PF提高了123℃和33%.     

纺丝工艺及后处理对羟乙基纤维素纤维结构及拉伸性能的影响

以棉短绒浆粕为原料,在不同的纺丝条件下制备了羟乙基纤维素(HEC)纤维,并对所制备纤维的结构及拉伸性能进行了分析.结果表明:当喷头拉伸率从-55.7%增加到-25.3%时,纤维的干态断裂强度呈先上升后下降的趋势,说明喷头拉伸率不宜太高,否则不利于纤维干态断裂强度和塑化拉伸比的提高;当喷头拉伸率固定时,随着塑化拉伸比的提高,纤维的干态断裂强度显著增加,可达2.2cN/dtex.傅里叶变换红外测试结果表明,戊二醛与HEC纤维发生了交联反应,交联后纤维的湿态断裂强度明显提高,其湿态断裂强度从原来的0.57cN/dtex提高到1.10cN/dtex.     

“高强高模聚乙烯醇纤维的研制”小试通过鉴定

由我校化纤研究所杨屏玉等同志承担的“高强高模聚乙烯醇纤维的研制”项目已于1993年3月15日通过了技术鉴定。杨屏玉副教授自1986年率先开始PVA冻胶纺丝的研究工作,当时以指导研究生工作为主。为了加快研究进度,更好地将科研成果转化为生产力,在中国石化总公司和上海石化总厂开发部的关心支持下,1991年4月与上海石化总厂维纶厂进行合作,正式立题开展高强高模PVA纤维的研究工作.经过课题组同志一年多的共同努力,完成并超过了合同所规定的内容,其特点是采用分子量较低的PVA聚合体,即普通湿法成型用的纤维级PVA(DP为1710±50),通过冻胶纺丝技术研翻高强高模PVA纤维。并取得了以下成果:     

全芳香族共聚酯纤维的结构与性能——TPA/IPA/2,6-NDA/CIHQA 共聚酯纤维的研究

采用 Instron 3211型毛细管流变仪进行模拟纺丝,制得了全芳香族共聚酯纤维,并研究了纤维的结构和性能。结果表明,初生纤维具有低的结晶度和高的取向;纤维的表面较光滑;模量达220.5cN/dtex。经热处理后,共聚芳酯纤维的熔点、结晶度都有所提高;取向情况也有所改善,强度和模量分别达至0 11.6 cN/dtex 和445.4 cN/dtex。本文研究表明,影响全芳香族共聚酯纤维强度和模量的主要因素是“皮-芯”结构。     

等规聚丙烯单丝的多级拉伸及其力学性能的研究

本文通过不同的拉伸方法研究了等规聚丙烯单丝的拉伸性能。着重讨论了多级拉伸的特点,并和常规的一级或二级拉伸作了比较。试验发现,在相同的纺丝条件下,多级拉伸大大提高了 IPP 单丝的拉伸性能,拉伸倍数可达25倍。多级拉伸中,拉伸倍数的分配徊拉伸温度的选择是影响拉伸倍数的关键因素。拉伸倍数应逐渐降低,而拉伸温度则应逐级增高。多级拉伸所得 IPP 单丝的力学性能与常规拉伸纤维相比有明显的提高。采用普通单丝级切片即能得到强度为6.62 cN/dtex(7.5g/d)、模量大于100 cN/dtex 的高强度单丝。     

MF/PAN纤维的制备及其力学与阻燃性能

将三聚氰胺甲醛(MF)溶液与聚丙烯腈(PAN)溶液共混,采用湿法纺丝制备MF/PAN纤维.由光学显微镜、旋转黏度仪、元素分析仪、能谱仪(EDS)等测定可知,当MF/PAN混合溶液在60℃下反应时间为16h,三聚氰胺与甲醛摩尔比(M/F)为1∶3时,溶液性能最佳.湿法纺丝时调节喷头拉伸率和沸水拉伸倍数,制得了不同的MF/PAN纤维,并采用红外光谱仪、元素分析仪、极限氧指数(LOI)仪、扫描电子显微镜、热重分析仪和纤维强伸度仪对制得的纤维结构和性能进行表征.发现:当喷头拉伸率为-50%、沸水拉伸倍率为3.0时,制得的MF/PAN纤维具有较高的力学性能和优异的阻燃性能,即纤维拉伸断裂强度为1.17cN/dtex,断裂伸长率为8.80%,纤维极限氧指数达34.2%.     

用均匀设计对PPTA纺丝工艺进行优化

在聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维纺丝工艺初步成形的基础上,利用均匀设计法建立回归模型.以纤维断裂强度作为质量指标,对PPTA纺丝过程中的喷出速度、拉伸倍数、卷绕速度3个主要工艺参数进行了优化,力图用最少的试验次数确定最佳的工艺条件.通过计算得到回归方程,经过残差分析可知该方程的可靠性较高.利用SUMT外点法寻优,计算得到PPTA纺丝的最佳工艺条件:喷出速度为26.68m/min,拉伸倍数为7.76倍,卷绕速度为208.34m/min,则PPTA纤维的理论断裂强度为35.67cN/dtex.