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    【集萃網(wǎng)觀察】1聚丙烯腈(PAN)共聚物的組成及其結(jié)構(gòu)

    聚丙烯腈原絲中添加共聚組分是為了增進(jìn)它的預(yù)氧化過(guò)程和環(huán)化架橋作用。共聚物原絲比均聚PAN原絲熱氧化過(guò)程平穩(wěn)、引發(fā)溫度低、放熱量分布寬，預(yù)氧化工藝容易控制。共聚單體以乙烯基類單體為多數(shù)，一般共聚單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在5％以下，最好在2％以下。國(guó)內(nèi)原絲大多采用丙烯腈(AN)—丙烯酸甲酯(MA)—依康酸(ITA)三元共聚物或者AN—二元共聚物。而日本原絲中含有氨基組分，含量為0．05％一10％(wt，下同)。

    采用高相對(duì)分子量PAN樹脂為原料是提高PAN原絲強(qiáng)度的一種途徑。東麗公司研究表明，PAN聚合體的特性粘數(shù)[η]最好在1．5以上，但考慮到分子量對(duì)紡絲穩(wěn)定性的影響，[η]要在5．0以下。

    原絲的立構(gòu)規(guī)整性對(duì)碳纖維的性能也有重要的影響，日本旭化成工業(yè)公司的專利技術(shù)。采用高立構(gòu)規(guī)整度的PAN原絲(等規(guī)度＝0．52)，制成性能優(yōu)良的碳纖維，其抗張強(qiáng)度可達(dá)5．86Gpa。

    為了抑制原絲燒成碳纖維過(guò)程中石墨晶體的成長(zhǎng)，以改善高模量碳纖維的壓縮強(qiáng)度，東麗公司在原絲紡絲過(guò)程中在含聚丙烯腈的二甲基亞砜(DMSO)溶液中摻入共混組分，如：聚醋酸乙烯、醋酸酯纖維索、聚乙烯醇或聚乙烯醇縮甲醛等。

    2干濕法紡絲工藝的特點(diǎn)

    干濕法紡絲又稱干噴濕紡法，其做法是從噴絲孔擠出的紡絲原液在進(jìn)入凝固浴之前先經(jīng)過(guò)一段空氣層。與濕法紡絲相比，干濕法紡絲可以進(jìn)行高倍的噴絲頭拉伸，因此紡絲速度高；干濕法紡絲還適合加工高濃度的紡絲原液，其紡絲原液的粘度可達(dá)50一100Pa·s。QianBaojun等系統(tǒng)地研究過(guò)PAN干濕法紡絲的工藝過(guò)程，認(rèn)為干濕法紡絲可在空氣層中形成一層致密的薄層，可以阻止大孔洞的形成，從而優(yōu)于濕法紡絲。用干濕法紡絲得到的纖維，結(jié)構(gòu)比較均勻，皮芯層差異小，強(qiáng)度和彈性均有提高，截面結(jié)構(gòu)近似圓形，纖維表面光滑，纖維內(nèi)部缺陷少。用此法得到的PAN纖維適合作為碳纖維原絲。

    干濕法紡絲過(guò)程中，液流極易沿噴絲頭表面發(fā)生漫流，或絲條之間發(fā)生粘并。這些現(xiàn)象與聚合體溶液的粘彈性、表面張力和形變速率，以及噴絲板材質(zhì)、噴絲孔的間距和幾何形狀有關(guān)。合理選擇聚合體分子量、溶液含固量、紡絲漿液溫度即控制紡絲原液的粘度是很關(guān)鍵的。通常隨著紡絲原液粘度的提高，原液與噴絲板之間表面張力的減小，原液擠出速度的增大，噴絲頭拉伸速度的增大及噴絲孔間距的增大，漫流現(xiàn)象及絲條粘并現(xiàn)象會(huì)減輕。