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聚丙烯腈原丝是制备碳纤维的主要前驱体之一,聚丙烯腈原丝的性能直接影响到碳纤维的性能。因此掌握聚丙烯腈原丝的结构与性能间的关系,提高原丝的质量是制备高性能碳纤维的关键。
本文通过均相聚合合成PAN纺丝原液,采用一种创新的纺丝方法,经过拉伸的过程制备PAN原丝。利用扫描电镜、X射线衍射以及单丝拉伸等手段对不同拉伸倍数的原丝的结构与性能之间的关系进行了研究,得出了不同拉伸倍数对原丝性能影响的规律。原丝表面容易出现缺陷以及污染,因此在纺丝过程中需要注意纺丝环境的清洁,同时对纺丝技术提出了更高的要求;通过X射线衍射测试及分析,原丝的结晶度在经过拉伸后有所增加,但其晶面间距并未发生太大变化;通过方位角的X射线衍射测试,发现原丝的取向度随拉伸倍数的提高而有所增加,且二级高温拉伸对取向度的影响要大于一级拉伸;原丝在经过一级拉伸后,具有一定的力学强度,但是由于一级拉伸倍数有限,须进行二级高温拉伸。经过二级拉伸后,单丝拉伸强度最高达到了8.12cN/dtex。