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首先在了解湿法纺丝理论的基础上,针对醋酸乙烯酯(VAc)为第二单体的聚丙烯腈(PAN)湿法纺丝工艺进行研究,讨论了凝固浴浓度、凝固浴温度、喷丝头拉伸、拉伸等对纤维结构与性能的影响。
研究表明,湿法纺丝成形过程中,纤维截面形状的形成可用扩散机理与凝固机理来解释,凝固浴温度与浓度对初生纤维横截面形状的影响是相互作用的,在一定范围内两者可以互相调节,适当提高凝固浴浓度或凝固浴温度,均有利于形成圆形截面的初生纤维;湿法纺丝过程中应采用喷丝头负拉伸、零拉伸或不大的正拉伸,适当的喷丝头拉伸比也有利于形成圆形截面的纤维;拉伸处理使纤维内大分子排列逐渐紧密,纤维结晶取向程度增大,横截面孔隙减小,越来越致密化,纤维的断裂强度增大,断裂伸长率减小。此外,VAc为第二单体与MA为第二单体的聚丙烯腈纤维的力学强度相差并不大,且随VAc含量增加略有增强。
此外,以甲基丙烯酸正丁酯(BMA)为单体、过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂、聚乙烯醇(PVA)为分散剂,采用水相悬浮聚合法合成了聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)亲油性树脂。以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为共溶剂,采用溶液共混法制备了PAN/PBMA共混溶液,通过湿法纺丝工艺制得PAN/PBMA共混纤维。利用溶解度参数、粘度法、傅立叶变换红外光谱(FTIP)、动态热机械分析(DMA)、差示扫描量热分析(DSC)、热失重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)以及扩展流变仪(TA)对PAN/PBMA共混体系相容性、共混溶液的流变性能以及共混纤维的结构和性能进行了研究,并采用针刺法将纺制的纤维加工成非织造布,讨论了共混纤维及其非织造布的吸附性能。
结果表明,PAN与PBMA二者之间具有部分相容性;以DMAc为共溶剂的PAN/PBMA共混溶液是切力变稀非牛顿流体,适合采用湿法纺丝成形工艺纺制纤维;由于PBMA亲油性树脂的加入,共混纤维对有机溶剂/气体的吸附能力较PAN纤维有了显著提高。每克PAN/PBMA(70/30)纤维可吸附(液态)甲苯4.08g,氯仿3.84g,煤油为3.43g,较常规聚丙烯腈纤维提高了2~3倍;每克PAN/PBMA(30/70)纤维可吸附氯仿气体790.4mg。此外,由于非织造布中纤维间隙对吸附能力也有一定贡献,所以制成的非织造布较纤维的吸附能力略有增强,且更加方便使用。