【摘 要】
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对位芳纶(PPTA)是一种高性能纤维,具有高强度,高模量,高耐热性等优良性能,可用于防弹、航空部件、汽车、体育用品等,有广阔的军用民用前景。而工业生产中芳纶聚合体以浓硫酸为溶剂,带来严峻的腐蚀难题以及安全和环保问题。对于目前芳纶生产的局限性,我们探索使用芳纶纳米纤维(PANF)和聚乙烯醇(PVA)共混,制备得到以PVA为载体,以纳米PANF为分散相的复合纤维,该过程不使用硫酸,逐渐增加纳米PANF
【基金项目】
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中国地质大学(北京)的基本科研业务费专项资金资助项目;
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对位芳纶(PPTA)是一种高性能纤维,具有高强度,高模量,高耐热性等优良性能,可用于防弹、航空部件、汽车、体育用品等,有广阔的军用民用前景。而工业生产中芳纶聚合体以浓硫酸为溶剂,带来严峻的腐蚀难题以及安全和环保问题。对于目前芳纶生产的局限性,我们探索使用芳纶纳米纤维(PANF)和聚乙烯醇(PVA)共混,制备得到以PVA为载体,以纳米PANF为分散相的复合纤维,该过程不使用硫酸,逐渐增加纳米PANF的含量,希望最终过渡到不用硫酸来制备芳纶纤维。论文采用改进的干-湿法纺丝法和干法纺丝法,成功制备出纳米PANF/PVA复合纤维,并对其制备工艺和性能进行了研究。(1)配制出芳纶纳米/聚乙烯醇(纳米PANF/PVA)纺丝溶液,优选出最佳的浓度和制备工艺,研究了纳米PANF含量对纺丝原液的粘度影响,探究了纺丝原液的流变性质,确定了纺丝的浓度范围;通过干喷湿纺法制备出了纳米PANF/PVA复合纤维;研究了纺丝工艺(纺丝速度、纺丝温度和凝固方式等)对复合纤维的影响,优选出最佳的纺丝工艺;探讨了热拉伸对复合纤维形貌和性能的影响,优选出最佳的拉伸工艺;(2)对各工艺阶段的复合纤维进行了测试和表征:加入纳米PANF后,初生复合纤维的各组分间具有良好的界面作用力,纤维的表面略粗糙。采用FT-IR对复合纤维的结构进行了表征;采用热重分析研究了纤维的质量损失和降解行为。结果表明,热拉伸对纤维的强度有重要影响,经过热处理后纤维的拉伸强度明显提高,断裂伸长率明显下降。随着纳米PANF含量的增加,纤维的力学性能略有提高,耐热性和热稳定性有很大提升;(3)采用二氧六环做溶剂,加入纳米PANF和少量PVA溶液,通过干法纺丝的方式制备复合纤维,并对其形貌和性能进行了表征:纤维表面具有多孔结构,耐热性和热稳定性优秀,具有特殊功能材料的应用潜力;
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