双扩散.doc

亲水性共聚单体能提高溶剂向凝固浴扩散的速率, 缩短纤维的成形时间_ 丙烯腈/ 衣康酸铵共聚物的制备及其溶液性质的研究_ 崔传生如果 PAN 聚合物的亲水性不够大,则在凝固区易形成大而疏的孔隙结构,大而疏的孔隙结构形成孤立的闭孔,不利于双扩散的继续进行,为了开辟新的双扩散通道,丝条会变形,因而得到截面形状非圆形的初生纤维提高聚合物的亲水性, 可以改善初生纤维微相分离的孔隙结构, 得到细而密、相互贯通的开孔结构,使双扩散平缓而顺利地进行,因而可得到截面形状为圆形的初生纤维。在凝固成形过程中,凝固浴的条件,主要包括凝固浴温度、凝固浴浓度、凝固浴表观牵伸、凝固时间等,对扩散系数、扩散速率以及成形纤维的微观结构和力学性能等都有重要的影响凝固浴温度越低, 凝固速度越慢, 纤维凝固成形时间增加, 如不增加凝固浴长度, 成形初生纤维芯部在凝固浴中凝固不够充分,造成纺丝时毛丝增加 初生纤维凝固成纤在纺丝工艺流程中,凝固过程是纤维凝固成纤的重要阶段。在凝固浴中,由于纺丝原液细流与凝固浴溶液之间本身存在着两种浓度差,即纺丝原液细流中良溶剂 DMSO 浓度高于在凝固液中的浓度,而凝固浴中沉淀剂水的浓度高于纺丝原液中水的浓度,这样的浓度差异导致了在凝固相分离过程中产生的双扩散过程,纺丝液细流与凝固液之间发生了传质,结果就是原本均相的纺丝液细流转变成非均相体系,产生相分离。以得到 HZO 在丝条中浓度与凝固浴中经历时间和轴向半径的关系如图 4一2 以及丝条截面上 HZO 平均浓度与时间的关系如图 4一3 。从图 4一2和4一3 可以看出妊条, 1, HZO 在丝条内层的浓度要小于外层,丝条横截面上 H20 的平均浓度增加速率逐渐变小。亚甲基蓝 MB+ 是一种小分子蓝色有机物,带一个正电荷,分子如图 2一3 所示。用亚甲基蓝吸附法测定单位质量纤维酸性官能团含量及孔隙结构[2v 一 28] 。在低浓度范围内,亚甲基蓝的吸光度与浓度呈线性关系。由于每个亚甲基蓝具有一个正电荷,这样通过化学吸附作用与含有活泼氢的官能团结合; 同时,由于亚甲基蓝的分子直径较大,也会通过物理作用吸附在碳纤维的孔道内部。这样可以通过测定亚甲基蓝溶液浓度的变化间接计算出单位质量碳纤维吸附亚甲基蓝数量。实验中测量纤维浸泡 24h 的吸光度( 近似认为等温吸附)。单位质量碳纤维吸附亚甲基蓝含量=△ (2 一 l) M: 纤维质量(g) 。对于氨化处理碳纤维,同样在图 2一2 所示的设备中进行。将电化学处理的碳纤维通过其中的管式电热炉,其中通入高纯氨气进行处理这两种原丝表面形貌结构的差异是由不同纺丝工艺的机理所决定的,湿法纺丝工艺中,纺丝原液从喷丝板计量挤出,进入凝固浴的时候,发生双扩散过程即纺丝液中的良溶剂 DMSO 向凝固浴中扩散,而凝固浴中的不良溶剂水向纺丝液中扩散,在这种扩散中,发生传质传热过程,相分离而制成凝胶结构的丝条。因此双扩散过程会影响到纤维的表面形貌结构,当扩散凝固进行时,丝条在牵伸作用下会发生收缩,纤维表面法向收缩量不均一,形成了表面的沟槽结构在湿法纺丝过程中,队 N 纺丝溶液经过计量泵计量、烛形过滤器过滤后被压入喷丝孔道,挤出形成原液细流,然后在 DMSO 的水溶液构成的凝固浴中形成初生纤维。纺丝原液细流在凝固浴中的凝固成形是一种双扩散过程,溶剂 DMSO 不断从原液细流中