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PAN/DMSO/H2O体系在PAN纤维湿法、干湿法、凝胶纺丝等成形方面具有较多的应用。PAN/DMSO/H2O体系凝胶化和相分离过程是一个复杂过程,对此过程的研究可以为PAN纤维成形过程提供理论参考,有利于工艺优化和结构控制,从而提高最终PAN基碳纤维的性能。本论文拟采用流变和光学的方法来研究PAN/DMSO/H2O体系的凝胶化和相分离行为。采用溶液自由基聚合方法合成了具有合适分子量及分子量分布的PAN聚合物,研究了具有不同组成的PAN/DMSO/H2O样品在降温过程中发生的凝胶化和相分离过程的流变行为。在此研究过程中,将相对透过率开始明显下降的温度作为浊点,将Winter-Chambon模型应用到此体系中并据此得到了凝胶点。研究发现,浊点温度总是高于凝胶点温度,并且它们都随PAN浓度和水含量的增加而提高。根据凝胶点和浊点,建立了动态相图,并提出了有无相分离发生时两种凝胶形成的机理。伴随有相分离发生时的凝胶化首先是由相分离诱导,而没有相分离发生的凝胶化是由PAN分子间的氰基-氰基的相互作用导致。此外,根据模量和相对透过率RT对降温速率的依赖性,推断了相分离发生的机理类型是成核与生长。在对PAN/DMSO/H2O体系等温凝胶化和相分离过程的研究中我们发现:Winter-Chambon模型可适用于该过程,而形成临界凝胶的自相似结构具有界限。无论相分离是否发生,在凝胶化过程中,当温度降低时,会导致:相分离速率和凝胶速率加快;临界凝胶的自相似结构尺寸增大,并且向小尺度扩展;临界凝胶的松弛指数减小,分形维数增大,说明形成的临界凝胶弹性增大,结构更加致密,而且凝胶强度也增大。在伴随有相分离发生的凝胶化过程中,凝胶化最初是由相分离导致,而相对透过率“反转”现象的出现说明凝胶化可以减缓相分离动力学进程,这一效应在PAN浓度较高时更加明显。表观凝胶活化能为负值说明凝胶化和相分离的过程是一个放热和自发的过程。