中国化学纤维技术发展趋势

中国的纺织工业一直是一个既能满足国内需要又能面向国际市场的重要工业。中国现有的土地面积难以支撑宠大人口的生活需求,因此不可能通过种植更多的棉花和畜养大量的羊群来提高人民的生活水平和满足人口日益增长的需要。

化学纤维研制的进展和趋势

随着加工应用技术的不断更新,化学纤维已在服用材料、结构材料、功能材料三方面起着重要作用。本文概述了国内外化学纤维研制的进展和趋势。作为一般纺织用纤维向品种差别化、工艺高效化方向发展;作为材料的特种纤维朝着多品种化、高性能化和高功能化方向发展。

用DSC法研究聚丙烯腈纤维的热性能及其预氧化过程

本文用差示扫描量热法(DSC法)测定了各种聚丙烯腈纤维的热性能.研究表明:纤维的组成、结构、使用的溶剂、成形方法对纤维的热性质都有影响.本文还用DSC法测定聚丙烯腈预氧化纤维的环化度、用DTA法测定预氧化纤维的含湿量,以了解聚丙烯腈纤维预氧化反应的程度,所有这些结果对于预氧化过程的工艺控制及预氧化过程终点的确定都有参考意义.

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)凝胶纤维串晶结构形成机理的研究

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)在凝胶纺丝工艺条件下超分子结构的形成及其机理是目前正在研究的热门课题。本文借助扫描电子显微镜(SEM)、广角 X 射线衍射(WAXD)、小角 X 射线(SAXS)和透射电子显微镜(TEM)等手段初步研究和探讨了 UHMWPE 凝胶丝在超拉伸过程中超分子结构的形成过程及机理,发现拉伸后纤维具有明显的串晶结构并有部分向连续结晶体结构转化,而且认为这一超分子特征结构是纤维取得高性能的内在结构原因。

高强高模聚乙烯纤维电子预辐照接枝反应的研究

为了改善高强高模聚乙烯纤维与环氧树脂的粘接性，通过电子预辐照接枝工艺对ＰＥ纤维表面进行改性。试验发现，在Ｎ２气氛下电子预辐照接枝反应工艺并不需要引发剂，随着预辐照剂、反应温度和反应时间的增加，反应接枝率增加。

腈氯纶纤维热分解行为的研究

采用DSC、TGA、IR及PGC等方法对AN-VDC共聚体纤维在空气中受热过程中发生的化学变化进行分析。结果表明,在250℃以下,共聚体化学结构无明显变化;在250℃,共聚体脱除HCl,该反应的温度几乎不受共聚体组成的影响,在300～320℃处,共聚体分子链中AN序列的CN基发生环化,适当提高VDC含量有利于降低环化温度,在500℃附近,共聚体完全分解,并生成大量低分子碎片。

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。

改性芳纶纤维纺丝工艺研究

本文研究了纺丝温度、浆液浓度、纺丝速度、分子量以及第三单体的含量对三元共聚芳纶纤维的力学性能的影响,实验表明第三单体的加入能使纤维的耐疲劳性显著提高,而力学性能只稍有下降。

超高分子量聚乙烯冻胶纤维拉伸流变性能的研究

本文通过恒速拉伸测力仪探讨了超高分子量聚乙烯冻胶纤维的拉伸流变性质,发现它的表观拉伸粘度η_(?)与拉伸形变速率ε之间的关系曲线因温度和拉伸倍数λ的不同可分为三种类型。三种曲线均在ε=0.005s^(-1)左右发生了重大转折,说明ε=0.005s^(-1)处是聚乙烯冻胶纤维在拉伸时,大分子链缠结与解缠这对矛盾的关节点。不仅η_(?)与ε的关系曲线在此处发生重大转折,而且拉伸应力σ_(?)与ε的关系曲线也在此处出现极大值。实验还发现温度对η_(?)的影响可分为二个区。在低温区,拉伸粘流活化能E_(aⅡ)=20～50kJ/mol,对应于纤维内自由体积的收缩和无定形区的变形;在高温区,拉伸粘流活化能E_(aⅠ)=150～330kJ/mol,对应于大分子链的滑移和伸直链结晶的发展,E_(aⅠ)随拉伸倍数的上升而下降。二个温度区之间的转变温度T_D=117～123℃,它受ε和λ的影响而略有变化。λ较大时,T_D较小;ε较大时,T_D就偏向上限。

PAN预氧化纤维的分段碳化工艺研究

本文通过对PAN预氧化纤维在碳化过程中的热裂解反应机理的分析,采用了以600℃为分界点的两段碳化工艺。对有关分段碳化的温度、碳化时间、张力及保护气氛等对最终碳纤维的力学性能的影响,作了较详细的研究。

聚偏二氟乙烯(PVF_2)纤维结构性能的研究

本文对不同分子量的 PVF_2熔纺纤维,用广、小角 X 衍射,DSC,双折射和力学性能测定法进行了研究,对其α晶体取向、β晶体的产生和样品力学性能随纺丝张力变化的规律作了研究.结果表明,α和β晶体共存于高分子量样品中,产生β晶体的临界张力约为3×10~6Pa,β晶体含量随纺丝张力而增加,结晶取向和力学性能与纺丝张力有关而在一定范围内与分子量大小无关.

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。

铜盐对聚丙烯腈预氧化纤维增强作用的研究

聚丙烯腈预氧化纤维(以下简称PANOF)是碳纤维生产过程中的中间产品,其性能的好坏与最终产品碳纤维的优劣密切相关。本文采用热机械分折(TMA)、热失重分折(TGA)、溶胀差示扫描量热分折(SDSC)、X光电子能谱分折(XPS)等实验方法研究了铜盐对PANOF的增强作用。发现Cu^+与PANOF中未环化的氰基有着强烈的相互作用。经铜盐处理后所制得的PANOF,其强度可增加30％。研究结果表明,PANOF得以增强的原因是由于发生了以Cu^+为中心离子,PANOF作为配位体的络合作用。络合配位键的生成使未环化的氰基得以交联,交联网络的形成使PANOF的强度明显提高。

PET固相缩聚反应机理的研究

对ＰＥＴ固相聚合的反应机理进行了较深入地研究。并首次对副产物ＥＧ表面扩散控制机理进行了探讨。通过研究发现：固相聚合机理与温度、预聚体尺寸、惰性气体的流量（或真空度）有关。当反应温度较低时（如１６０～１８０℃），ＰＥＴ固相聚合总是化学反应控制的过程。当反应温度较高（如≥２２０℃），且预聚体的尺寸较大时，ＰＥＴ的固相聚合实际上是由副产物ＥＧ从样品内部向表面的扩散控制的。当反应温度较高，且预聚体的尺寸很小（如几十微米）时，又惰性气体流量较小（或真空度较差），ＰＥＴ固相缩聚反应为副产物ＥＧ从样品表面向外的扩散所控制；若惰性气体流量较大（或真空度较好），反应又转化为化学反应控制。

甲壳胺纤维的结构与性能

研究了甲壳胺纤维的形态结构、超分子结构及力学性能、热性能、保水值.研究表明:甲壳胺纤维的形态结构、超分子结构与纺丝原液浓度、凝固浴组成、拉伸率有关.甲壳胺纤维的抗张强度可达1.5cN/dtex,热分解温度为288℃,保水值高达130%.

PVA凝胶纺丝工艺对纤维结构与性能的影响

讨论了聚乙烯醇（ＰＶＡ）凝胶纺丝过程中的凝固浴、初生冻胶丝的溶剂萃取和干燥收缩以及干冻胶丝超拉伸、热定型等工艺条件对ＰＶＡ纤维结构和性能的影响，并制备出拉伸强度和模量分别为１１．３和４３０ｃＮ／ｄｔｅｘ的高强高模ＰＶＡ纤维。

腈氯纶的共聚组成对纤维成形及结构和性能的影响

讨论了腈氯纶的共聚组成对纤维成形、结构及性能的影响。结果表明,甲基丙烯磺酸钠能有效地减少纤维的孔隙,提高偏二氯乙烯含量虽能提高极限氧指数,但由于增加了纤维中的孔隙及降低了纤维的序态而使纤维力学性能劣化。作为阻燃腈纶,共聚体中偏二氯乙烯含量以40％左右为宜。

聚乙烯冻胶丝萃取超拉伸的研究

通过宏观和微观两方面研究聚乙烯冻胶丝条在萃取超拉伸过程中的分子结构变化发现:超拉伸过程诱发和促进了大分子伸直链结构的形成。借助测定纤维热性能口赖曼(Raman)光谱图等来探索和描述纤维在萃取超拉伸过程中的结构及性能的变化,由此提出聚乙烯冻胶纤维萃取超拉伸四阶段变化模型。

高纯度PAN基碳纤维及其原丝的研制

对用几种方法制取的高纯度PAN原丝进行了分析对比,选取了以无碱金属引发体系的HNO_3溶液聚合工艺制得原液并纺制了碱金属及碱土金属总含量小于100ppm的高纯级PAN原丝。将其与其余三种一般纯度的PAN纤维以同样氧化、碳化工艺制得了碳纤维,并以密度、质量比电阻、X—光衍射、扫描电子显微镜、热分析及原子吸收光谱等方法研究了高纯碳丝及原丝的特点。

用DMSO/水复合溶剂制备PVA凝胶纺原液及其流变性能的研究

本工作以聚合度DP=1750的市售聚乙烯醇(PVA)为原料,以乙二醇(EG)及各混合比例的DMSO/水的混合物为溶剂,借助于扫描电子显微镜(SEM)和差热扫描量热法(DSC)等手段,对溶解过程作了研究。研究表明:当DMSO/水的比例为70/30时,该混合溶剂的溶解性能最好。通过对PVA—DMSO/水体系的流变研究发现,在80～100℃之间,浓度为14～17.4％时,该溶液具有很好的流变性能。