PAN初生纤维拉伸性能试验研究.pdfVIP

助 材 料 2012年第15期(43)卷 PAN初生纤维拉伸性能试验研究 谢 奔 ，朱 波 ，王 政 ，井 敏 ，王进军 ，张春雷。，吴益民 (1．山东大学 材料科学与工程学院，材料液固结构演变与加工教育部重点实验室 ， 碳纤维工程技术研究中心 ，山东 济南 250061；2．山东建筑大学 材料科学与工程学院，山东 济南 250101； 3．广东电网公司电力科学研究院，广东 广州 510080； 4．浙江国泰密封材料股份有限公司，浙江 杭州 311255) 摘 要 ： 为了提 高聚丙烯腈 (PAN)初 生纤维的可拉 制纺丝设备制取 PAN初生纤维 ，其凝固浴拉伸成型过 仲性能，将溶液纺丝得到 的初生纤维进行不 同时间的 程如 图 1所示 。 恒温干燥处理 ，研究其拉伸性能随干燥 时间的变化规 生纤维 律 。结果表明，干燥处理可以大幅度提升PAN初生纤 维的力学性能，其拉伸强力可达 10．3cN，断裂伸长可 达263．5 ；随着干燥时间的延长 ，纤维的可拉伸性能 增强 ，经过 1Oh干燥后的初生纤维具有最佳可牵伸性 能；而拉伸速 率的提 高可 以有效促进 未干燥初 生纤维 的拉伸变形，而对干燥处理后纤维的拉伸性能的影响 不大。用SEM 观察纤维断裂形貌发现，PAN 纤维的 图1 PAN初生纤维凝 固浴拉伸成型示意图 致密性随牵伸比的增加而提高。 Fig1Schemeofexperimentalequipmentforprepar 关键词 ： 聚丙烯腈；初生纤维 ；干燥 ；拉伸性能；断裂 ingPAN nascentfiber 形貌 2．2 纤维的干燥处理 中图分类号： TQ342 文献标识码 ：A 剪取多段 0．3g左右的初生纤维，用 电子分析天平 文章编号 2012)l5—2018—04 分别称取干燥前 的质量 ，置 于恒温箱 中，温度控制在 25℃，每隔 1h取 出一段纤维 ，称取干燥后的质量 ，相减 1 引 言 后得到前后质量变化。 碳纤维是一种轻质高强型 的新一代增强纤维材 2．3 力学性能测定 料。因为碳纤维是由有机纤维经预氧化 、碳化处理得 利用东华大学 XQ一1纤维强伸度仪测定纤维的拉 到的，所以其质量取决于碳纤维原丝性能l1]。聚丙烯 伸曲线 ，对 10根纤维的测试结果取平均后得到拉伸性 腈 (PAN)纤维是 目前世界上最为常用的碳纤维原丝， 能数据。所用的初生纤维是采用同一工艺制备的，直 可以通过湿法或干湿法纺制 J。在纺丝过程 中初生 径差异很小，因此在对比纤维性 能时直接用拉伸强力 纤维 (离凝固浴丝条)是决定原丝结构和性能 的关键 ， 表征拉伸强度 。 成形离浴后的初生纤维直径较粗 ，要对其进行拉伸细 2．4 断裂形貌观察 化以得到满足预氧化和碳化要求的聚丙烯腈原丝。因 利用 SU一70型场发射扫描电镜观察纤维 的表面 、 此 ，研究初生纤维的拉伸性能对指导聚丙烯腈原丝 的 断面形貌 。样 品测试 前先进行 20s的喷金处理 ，测试 生产有重要意义 。 电压为 lkV。 本文对初生纤维进行不 同时间的恒温 自然干燥 ， 进而考察干燥时间、拉伸速度对 PAN初生纤维的拉伸 3 结果与讨论 性能和断裂形貌的影响。