基于PAN/DMSO连续聚合长周期运行中的凝胶形成机制研究

发布时间：2024-03-07 03:19

　　碳纤维因其具备的优良性能,现已成为国防军工和民用领域的一种不可或缺的材料。在工业生产中,聚丙烯腈(PAN)基碳纤维占据主导地位,干喷湿纺工艺作为PAN基碳纤维原丝制备的主要工艺之一,因具有快速高效的特点而受到业界的高度重视。同时,由于干喷湿纺的干段拉伸,高倍率牵伸等工艺的特殊性,它对PAN原液的品质提出了更为苛刻的要求。然而在丙烯腈(AN)连续溶液聚合的生产过程中,溶液中凝胶的形成俨然成为了影响原丝及其碳纤维质量和性能的重要因素。因此,开展丙烯腈连续溶液聚合中凝胶的形成机制研究,将成为研发相应凝胶抑制技术的科学基础,具有重要的意义。本文从实际生产及其改造试生产中所产生的凝胶现象分析入手,根据凝胶在金属、陶瓷和低表面能塑料等材质表面的产生进行行为分析,跟踪研究不同凝胶的形成规律,揭示凝胶产生的内在机制。研究结果表明:1、聚合釜内壁都有降低表面能的趋势,当其表面流动的原液流速相对变缓时,原液内部的PAN分子链会因为内壁的吸附而相互交错缠绕并叠加抱团,进而脱溶剂化形成吸附型凝胶生长点。众多凝胶生长点表面裸露的大量PAN分子链段,进一步通过分子间作用力吸附原液中的PAN分子链段,并与之交错缠绕...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１?ＰＡＮ基碳纤维生产过程简图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＰＡＮ－ｂａｓｅｄ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??

维成品的强度较低，国内应用领域较少，??主要用作刹车片、保温毡等。ＰＡＮ基碳纤维以丙烯腈（ＡＮ）为原料，生产工艺简单，??产量占据世界碳纤维总产量的９０％以上［１２］，随着航天航空、轨道交通［１３１等相关行业的??迅速发展，市场对高性能碳纤维及其复合材料的需求也在日益增长Ｍｌ。Ｐ....

图１－２?ＰＡＮ聚合工艺简图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＰＡＮ?ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??

????碳纤维用ＰＡＮ原液的聚合方法主要可分为沉淀聚合及溶液聚合。目前，ＰＡＮ溶??液聚合主要采用的是自由基溶液聚合，该聚合方法在学术研究和工业应用上都比较成??熟和完善＠１。溶液聚合因其生产的ＰＡＮ原液无需分离就能直接用来供纺，又被称作??一步法。图１－２是连续溶液聚合的示意图....

图１－４?ＰＡＮ－ＰＣ凝胶的广角Ｘ射线衍射图（ＰＡＮ质量分数２０％）??Ｆｉｇ．?１－４?Ｗｉｄｅ－ａｎｇｌｅ?ｘ－ｒａｙ?ｄｉｆｆｒａｃｔｏｇｒａｍ?ｆｒｏｍ?ＰＡＮ－ＰＣ?ｇｅｌｓ?（ＰＡＮ?ｍａｓｓ?ｆｒａｃｔｉｏｎ?２０％）??

?北京化工大学硕士学位论文???５．００??４．０５??３．２０??２．４５??Ｉ?１．８。??：１２５?／??｜?ｏ．ａｏ??°?０．４５?＾＾＾??０．２０??０．０５??５．０?１０．０?１５．０?２０．０?２５．０?３０．０?３５．０?４０．０??２?０?（ｄｅｇｒｅｅｓ....

图１－７凝胶化导致相分离示意图??

????１．３．２．２?ＰＡＮ凝胶与分子间偶极作用的关系??Ｌａｂｕｄｚｉｎｓｋａ和Ｚｉａｂ丨ｃｋｉ［３５】早在１９７１年就提出，当大分子间存在强相互作用时（如??氢键等强范德华力），就会形成类似于分子交联的特性，产生大分子网络，使流体溶??液转变成弹性凝胶（图１－６），在逐步凝....

本文编号：3921306