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碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、传热性好、热膨胀系数小等优异性能,是一种理想的功能和结构材料。聚丙烯腈(PAN)基碳纤维是碳纤维中用途最广泛、发展前景最好的一种,其性能很大程度上决定于PAN原丝的质量。我国生产的PAN基碳纤维性能与世界先进水平尚有差距,关键问题在于原丝。本课题拟采用超高分子量聚丙烯腈(UHMWPAN)与普通分子量聚丙烯腈(MMWPAN)共混配制纺丝原液,研究UHMWPAN与MMWPAN不同配比原液的可纺性,以期获得最佳纺丝工艺,获得优质碳纤维原丝,并研究所得原丝的结构与性能。通过稳态剪切流变实验,研究了不同组分的PAN/DMSO溶液粘度的温度依赖性。通过拟合粘度-剪切速率曲线求出各样品的零切粘度,根据阿伦尼乌斯公式,进一步求出了溶液的粘流活化能,证明分子量和浓度高的溶液粘度对温度变化更敏感。对于相同浓度的原液来说,含UHMWPAN溶液的表观粘度比MMWPAN/DMSO溶液提高的快,非牛顿指数n随UHMWPAN含量的增加而下降,溶液偏离牛顿流体。动态剪切流变结果显示,UHMWPAN的存在使溶液的弹性模量G’与损耗模量G"明显升高,G’升高速度快于G"。对PAN/DMSO溶液进行拉伸流变测试,发现直径的变化规律随分子量不同差别很大,分子量太小,液条在极短的时间内断裂,而分子量大的样品液条保持了一段时间才断裂。UHMWPAN可以延长液条的断裂时间,但是,含量太高反而会缩短断裂时间,Mu/Mm值为0.5%时断裂时间最长。拉伸粘度随分子量和浓度的增大而升高,随Hencky应变速率的增大而减小,浓度为21%的PAN/DMSO溶液都有应变硬化现象,含UHMWPAN的溶液应变硬化更明显。UHMWPAN含量高的溶液拉伸粘度曲线出现波动,影响拉伸过程的稳定性。另外,UHMWPAN含量的增加,溶液Tr值更大,表明溶液偏离牛顿流体。干喷湿纺过程中,添加UHMWPAN后原液可纺性变好。含UHMWPAN的溶液纺丝温度在70-80℃之间为最好,稍高于不含UHMWPAN的原液。空气层高度在30-50mm范围内时溶液可纺性最好。添加UHMWPAN后,原丝截面更接近圆形。电镜照片显示添加UHMWPAN的原丝表面更光滑一些。UHMWPAN含量增加,纤维结晶度先下降后增加,在Mu/Mm心值0.5%时结晶度达到最小;取向度先增加后减小,在Mu/Mm值 0.7%时达到最大;强力因屈服而下降,断裂伸长率提高。