高浓度PANDMSO原液粘度特性及纺丝工艺性的研究徐华.pdf

第26卷第3期北京化工大学学报Vol.26,No.3

1999年JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGY1999

高浓度原液粘度特性

及纺丝工艺性的研究

徐华吴红枚

(北京化工大学碳纤维及复合材料研究所,北京,100029)

摘要在研究了聚丙烯腈/二甲基亚砜(PAN/DMSO)纺丝溶液粘度特性的基础上,初步探讨了纺丝液中PAN

的质量分数与纤维的可牵伸性及致密性的关系。对溶液粘度特性的研究表明,溶液中PAN相对分子质量和质量

分数的增加均使溶液粘度不同程度地升高,溶液粘度随PAN质量分数的增加呈指数关系增大,溶液粘度与溶液

温度的关系符合阿仑尼乌斯方程;对纤维的可牵伸性的研究表明,纺丝液中PAN质量分数的提高,有利于提高纤

维的致密性和促使凝固牵伸倍数和总牵伸倍数增大,同时也使湿纺纤维的表面沟槽变浅。

关键词PAN原丝;粘度特性;可纺性

分类号TQ34213

引言计量泵及相关线速度。实验采用湿纺或干湿纺,纤

维牵伸分段进行,即先经凝固阶段牵伸(牵伸倍数

优质原丝是生产高性能碳纤维的前提,已得到n)再经过热牵伸过程(牵伸倍数),待稳定后,h

[1]

国内外学者的公认。优质原丝应该具有高纯度、测定纤维的最大牵伸倍数(=nh),采取不

高强度、高取向度等性质,此外,高致密性是高质同的丝样。

量原丝的普遍特征和必要基础,高致密性不仅要求

纤维内部结构缺陷减少而且还应减少纤维的表面缺2结果与讨论

陷,作为碳纤维用的原丝,表面缺陷是影响纤维强溶液粘度特性的研究

度的非常重要的因素。高致密性原丝的基础是采用

..PAN相对分子质量对溶液粘度的影响

高浓度的纺丝液,而高浓度的纺丝液往往导致高粘

PAN/DMSO溶液粘度()与PAN相对分子质量的

度溶液的形成,因此,有必要研究高浓度纺丝液的

关系曲线如图1所示。从图中可以看出:溶液粘度

粘度特性。关于聚合物粘度特性的研究,已有较多

随聚合物相对分子质量的增加而增加,在较低相对

文献报道[2~5],但侧重点各不相同。本文以高浓度

分子质量范围,粘度随PAN相对分子质量的增加

纺丝液为对象,研究了温度、聚合物的相对分子质

而较慢增加;在较高相对分子质量范围,粘度随

量及其质量分数三个主要因素对纺丝液粘度的影

PAN相对分子质量的增加而较快增加。且在较高

响,在此基础上,研究了纺丝液浓度的提高对改善

PAN质量分数的溶液中,这种现象更加明显。这是

纺丝工艺性、减少纤维表面缺陷的贡献。

因为一方面,随着PAN相对分子质量提高,分