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如何提高聚丙烯腈纺丝原液的可纺性?

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:影响聚丙烯腈纺丝原液黏度的因素有:1.相对分子质量在保证拉伸性和成品质量的前提下,聚丙烯腈相对分子质量不宜太高,否则原液黏度太大,造成过滤和成型困难。因为相对分子质量降低,可缩短聚合时间,降低原液的黏度,改善原液的可纺性,提高成品纤维质量。

如何提高聚丙烯腈纺丝原液的可纺性?

(一)纺丝原液的黏度

纺丝原液的黏度直接影响其过滤压力、纺丝压力、原液的可纺性、原液细流的形成和初生纤维的拉伸性能以及成品纤维的质量。影响聚丙烯腈纺丝原液黏度的因素有:

1.相对分子质量在保证拉伸性和成品质量的前提下,聚丙烯腈相对分子质量不宜太高,否则原液黏度太大,造成过滤和成型困难。因此,在聚合反应中加入分子质量调节剂来控制聚合物相对分子质量在40000~80000范围内。

2.聚丙烯腈浓度原液中聚丙烯腈(PAN)含量越大,原液的黏度就越高。一般浓度为20%~25%。

3.温度温度升高,纺丝原液的黏度急剧下降。

4.共聚物组成共聚物中大分子链上引入磺酸基(-SO3H)后,纺丝原液的黏度随-SO3H含量的增加而下降。

(二)纺丝原液的稳定性

在众多溶剂路线中,以硫氰酸钠为溶剂的纺丝原液稳定性非常好,其原液可以放置长时间而不变质。(www.xing528.com)

二甲基甲酰胺为溶剂的聚丙烯腈溶液的稳定性由于二甲基甲酰胺有吸水作用(水是聚丙烯腈的凝固剂)而降低,且溶液中聚合物浓度越高,水对原液稳定性的影响也越大。酸、氯化锌、二甲基亚砜等溶剂同样具有吸水性,容易发生水解并使原液形成冻胶,甚至无法进行纺丝。

(三)聚丙烯腈相对分子质量及其分布

各种溶剂路线聚合物的相对分子质量一般控制在40000~80000,相对分子质量过低(低于30000),则原液的可纺性和可拉伸性很差,成品纤维的质量明显下降;相对分子质量过高则会给纺丝工艺带来困难。

工业上采用适当降低聚合物相对分子质量的办法,来提高经济效益和改善纤维质量。因为相对分子质量降低,可缩短聚合时间,降低原液的黏度,改善原液的可纺性,提高成品纤维质量。此时如保持原液黏度不变,则可提高原液的浓度,降低原材料消耗和能耗。

相对分子质量分布窄有利于提高纤维的强度、韧性、耐磨性和软化温度,但其断裂伸长率和屈服强度则有所降低。实践证明,发现一步法所得PAN的相对分子质量分布较宽(分散度指数α为2.0~2.5),二步法PAN的分散度指数较窄(1.7~2.0)。

(四)纺丝原液的白度

原液的白度受溶剂的色泽、聚合转化率、原液的PH值、引发剂和还原剂用量等因素的影响。转化率或体系PH值较高或溶剂色泽较深时,原液的白度较差;引发剂用量较多时,原液容易发黄;增加还原剂、二氧化硫脲、二亚乙基三胺亚乙酸的用量,可有效地改善原液的白度。

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