超高分子量聚乙烯冻胶纺丝-拉伸纤维结构的研究

以煤油为溶剂，汽油为萃取剂，采用冻胶纺丝拉伸技术纺制了超高分子量聚乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）纤维．利用广角Ｘ射线衍射（ＷＡＸＤ）试验、偏光显微镜（ＰＯＭ）观察等方法研究了拉伸过程中纤维结构的变化．结果表明，在拉伸过程中，纤维大分子折叠链向伸直链转变的同时，斜方结晶的堆砌密度增大，微晶尺寸分布变窄并趋于均匀，拉伸４０倍纤维的晶胞参数为ａ＝０７３２ｎｍ，ｂ＝０４９１ｎｍ，ｃ＝０２５４ｎｍ．在拉伸４０倍左右的纤维中还能观察到因大分子结晶晶面滑移而产生的折皱带结构．在作者研究条件下，观察不到折皱带结构对纤维整体的取向态和结晶态结构的影响．

聚四氟乙烯纤维的凝胶纺丝

以PVA为载体,引入硼酸与PVA形成凝胶,将聚四氟乙烯(PTFE)乳液通过乳液凝胶纺丝,成纤后经烧结去除PVA,使PTFE分子发生黏连形成PTFE纤维。研究硼酸与PVA的络合机制以及烧结温度和时间对PVA去除的影响。采用傅里叶红外光谱法对PVA的烧蚀残余量进行定量分析,在谱图中用1152 cm-1处C—O吸收峰面积与639 cm-1处C—F(内标)吸收峰面积之比表示;通过电子强力仪测量单根纤维的力学性能。结果表明:随烧结温度的升高和时间的延长,PVA残余量明显降低;当烧结温度高于327℃时,PTFE分子链能够发生移动使得纤维连续,PTFE纤维强度提高显著,利于后续的牵伸。

双螺杆冻胶纺丝法制备有机液体吸附功能纤维及其性能研究

在聚合釜中合成了BMA/HEMA二元共聚树脂,利用双螺杆纺丝机、采用冻胶纺丝技术制备了有机液体吸附功能纤维,研究了单体投料比中HEMA质量分数对纤维各种溶胀行为的影响,利用动态热机械分析仪(DMA)对纤维的动态力学性能进行了研究,同时利用环境扫描电子显微镜(SEM)观察了纤维的表面和断面形貌.结果表明,HEMA引入大分子后,所得纤维对有机液体甲苯、三氯乙烯具有吸附功能,且吸附过程符合sigmoidal模型中的Hill方程;随HEMA质量分数的增加,纤维对甲苯和三氯乙烯的饱和吸附量增大,对甲苯和三氯乙烯的最大吸附量分别可达10g/g和21g/g;随HEMA质量分数的增加,纤维剩余率增加的同时,使纤维对甲苯和三氯乙烯的握持能力增强;HEMA质量分数对纤维动态力学性能有突出影响,特别是链段运动受其影响更为明显;HEMA质量分数对纤维表面和断面形貌均有显著影响,特别是当HEMA质量分数为15wt%时,所得纤维表面出现了许多空洞,其断面存在许多尺寸不均的空洞.

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。

熔体纺丝和凝胶纺丝UHMWPE纤维结构对比

目前,通过熔体纺丝法制备出的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的拉伸强度不如凝胶纺丝纤维。文中利用热分析仪、广角X射线衍射仪、小角X射线散射仪研究了熔体纺丝和凝胶纺丝UHMWPE纤维的微观结构,通过对比发现,熔纺UHMWPE纤维拉伸强度不如凝胶纺丝纤维的原因在于熔体纺丝UHMWPE纤维的伸直链结晶含量低于凝纺纤维,大分子链没有获得充分的伸直,单斜晶的取向度较低,纤维的整体结构不如凝胶纺丝纤维致密。而造成这一结果的根本原因在于熔纺UHMWPE纤维的有效拉伸倍率不高。

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。

聚乙烯醇凝胶纺丝研究 Ⅱ.萃取干燥对纤维结构和性能的影响

讨论了萃取干燥工艺条件对纤维结构和性能的影响，主要影响因素有萃取干燥收缩率、控制收缩方式、干燥温度和时间。根据测试结果选择了最佳工艺条件。

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。

双螺杆挤出技术在冻胶纺丝工艺中的应用

对双螺杆挤出机用于冻胶纺丝，其结构特性及相关设计多数进行了详细的分析和探讨，同时提出了一些参考建议，经特殊设计加工后的双螺杆挤出机应用在冻胶纺丝工艺上，成功地纺制出高强高模聚乙烯纤维。双螺杆挤出技术用于冻胶纺丝工艺已具备条件并切实可行。

高相对分子质量聚乙烯冻胶纤维的双螺杆纺丝工艺

采用双螺杆挤出纺丝工艺,探讨了高原液浓度、高相对分子质量聚乙烯(HMWPE)的溶解性及可纺性,研究了双螺杆转速及温度对所得HMWPE冻胶纤维黏均分子量的影响。结果表明:双螺杆挤出机可以完成适当浓度HMWPE的溶胀、溶解和挤出纺丝,原液PE质量分数为20%～40%时制得的冻胶纤维具有一定高倍拉伸性能;随螺杆转速的增加,制得的HMWPE纤维黏均分子量稍有提高或变化不大,至一定螺杆转速后又开始降低;HMWPE纤维的黏均分子量随纺丝螺杆输送段温度的提高而变高,至一定温度后又大大降低;HMWPE原液PE质量分数为20%和30%时,最佳螺杆输送段温度为240℃,而原液PE质量分数为40%时,最佳螺杆输送段温度为250℃。

聚乙烯醇凝胶纺丝研究 Ⅰ.萃取条件对纤维结构性能的影响

讨论了萃取工艺条件对纤维结构性能的影响，主要影响因素有溶剂含量、萃取时间和温度、萃取浴比、萃取次数。根据测试结果选择了最佳工艺条件。

凝胶纺丝法制备超高分子量聚乙烯纤维延伸性能的研究

用凝胶纺丝法制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维,探讨了凝胶初生纤维在后续延伸过程中冷却成型温度、萃取时间、延伸速率和延伸温度对其延伸性能的影响。结果表明冷却成型温度为10℃,萃取时间为5min,延伸速率为20mm/min,延伸温度为95℃时,所制备的凝胶初生纤维的可延伸比达最大值。

凝胶纺丝的发展和我们的任务

1938年,美国杜邦公司发明了第一个合成纤维品种——聚酰胺纤维,使化学纤维这门崭新的学科以及化学纤维工业得到了迅速的发展,实现了一次大的飞跃。六十年代以来,高强高模碳纤维、芳香族聚酰胺纤维的相继问世,使化纤学科和化纤工业进入了新纪元,特种纤维突破了纺织纤维的范畴。

聚丙烯腈冻胶纺丝新技术

聚丙烯腈（PAN）冻胶纺丝技术为笔者研究的最新成果。本文主要介绍聚丙烯腈冻胶纺丝的新工艺，冻胶纺PAN纤维的结构与性能，以及冻胶纺PAN纤维工艺制备，高强高模PAN纤维的成因。

凝胶纺丝法制备超高分子量聚乙烯/高分子量聚乙烯纤维延伸性能的研究

用凝胶纺丝法制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/高分子量聚乙烯(HDPE)纤维,探讨了添加不同种类高分子量聚乙烯对凝胶初生纤维在后续延伸过程中延伸性能的影响。结果表明在固定制备条件时,当超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/高分子量聚乙烯(HDPE)的质量比在最适当质量比时,高分子量聚乙烯的分子量为1.5～2.0×104时,所制备的凝胶初生纤维的可延伸比达最大值。

聚丙烯腈纤维的凝胶纺丝

简要介绍了用凝胶纺丝法制取高强高模聚丙烯腈纤维的原理、生产工艺及产品应用。以Mw>5×10~5的丙烯腈均聚物或共聚物为原料,用2～15％的稀溶液进行凝胶纺丝,并对初生的干凝胶纤维进行20倍左右的超级拉伸,便可制得具有能与芳族聚酰胺纤维相比的高强高模聚丙烯腈纤维。该纤维与其它各类高性能纤维一样在产业和高科技领域有广泛的用途,特别适于用作石棉代用品和优质碳纤维原丝。

凝胶纺丝技术制高强高模纤维

概述了凝胶纺丝技术的发展简况,以聚乙烯为例,对高聚物凝胶的两种类型——搅拌致凝胶和单晶凝胶及其制备方法进行了讨论。并对凝胶的超拉伸制高强高模纤维的原理以及纤维的结构与性能作了介绍。

蓄热调温微胶囊在粘胶纺丝中的研究

以三聚氰胺-甲醛为原料,制得以石蜡为囊芯、尿素单体共聚改性的三聚氰胺树脂为壁材的蓄热调温微胶囊,并在理论上分析了将调温微胶囊加入粘胶纺丝中的可行性。

高性能纤维加工技术——凝胶纺丝

不同于常规纤维,高性能纤维的分子链呈伸展态、排列规整。本文在探讨高性能纤维微观结构特征的基础上,分析了凝胶纺丝制备高性能纤维的基本原理,总结了凝胶纺丝技术各工艺环节的控制要点,就凝胶纺丝法制备高性能纤维的应用进展进行了总结。

聚乙烯醇冻胶纺丝的初步研究(Ⅱ)——拉伸与纤维的结构性能

研究了PVA冻胶初生纤维经不同倍数的拉伸后,纤维的聚集态结构和力学性能的变化。在本试验范围内,随着拉伸倍效的增加,纤维的密度、结晶度、结晶熔融温度、取向度都增加。溶胀纤维的热分析结果也表明,随拉伸倍数的增加,纤维的侧序提高,而侧序分布变窄。此外,冻胶纤维中所含的溶剂对纤维的可拉伸性及拉伸纤维的结构性能有着很大的影响。PVA冻胶初生纤维经过一定程度的萃取后可拉伸性明显提高,力学性能随之改善。