98、聚丙烯腈纤维压实过程的结构与性能研究

聚丙烯腈纤维压实过程的结构与性能研究

1. 引言

在聚丙烯腈（PAN）纤维的制造中，湿法纺丝是一种广泛应用的方法。而压实过程作为湿法纺丝中的关键阶段，它连接着纺丝和后处理，对PAN纤维的性能有着显著影响。压实过程能够消除凝固浴中形成的大量微孔，使初生纤维的结构更加致密。其原理是，在热处理过程中，水分蒸发会在微孔中产生负压，当处理温度高于玻璃化转变温度时，高分子链段在负压作用下移动，使微孔收缩，当原纤间距离达到范德华半径时，分子间力急剧增加，微孔关闭，纤维外观也从失透（白色斑点）变为透明。压实过程的温度、时间和张力是影响纤维性能的三个关键因素，下面将详细探讨这些因素对PAN纤维性能的影响。

2. 实验部分

2.1 实验材料

• 分析试剂：硫氰酸钠（NaSCN）、二甲苯和四氯化碳（CCl₄）。
• 水：去离子水。
• PAN共聚物：由丙烯腈、甲基丙烯酸酯和衣康酸按96 : 2.5 : 1.5的比例组成，购自杭州湾腈纶有限公司，粘均分子量为7.5×10⁴ g·mol⁻¹。

2.2 纺丝过程

• 纺丝溶液：将PAN溶解在51wt%的NaSCN水溶液中，PAN浓度为13.0 wt%。
• 喷丝头：具有100个直径为0.07 mm的孔。
• 凝固浴：10.0 wt%的NaSCN水溶液，恒温8˚C。
• 预热浴：3.0 wt%的NaSCN水溶液，加热至55˚C。
• 水洗浴：热水，温度为60˚C。
• 拉伸浴：热水，温度为95˚C。