聚碳硅烷可紡性與紡絲工藝探討

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1、關(guān)聚碳硅烷可紡性與紡絲工藝探討王應(yīng)德宋永才鄒治春趙彥暉何迎春馮春祥雷紹增
國防科技大學(xué)陶瓷纖維研究室
摘要本文研究了聚碳硅烷的特性與其,可紛性的關(guān)系并對連續(xù)聚碳硅烷原絲制備過、、、。程中的紛絲溫度紛絲壓力過濾方式氣流收絲方式與速度等進(jìn)行了探討
聚碳硅烷可紛性紛關(guān)鍵詞絲工藝。。連續(xù)碳化硅纖維是由有機(jī)硅聚合物系統(tǒng)合成


為樹脂狀物體軟化點(diǎn)—。聚碳硅烷經(jīng)熔融紡絲制備連續(xù)聚碳硅烷原絲

一


℃,。、后經(jīng)不熔化處理及高溫?zé)傻裙に囍频玫?聚碳硅烷原絲制備,目前世界上只有日本碳公司實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化將
置于自制陶瓷先驅(qū)體纖維熔融,,,,生產(chǎn)已達(dá)月產(chǎn)
一
噸的規(guī)模并以紡絲機(jī)中在從保護(hù)下按一

2、定升溫制度加,’·?！?


幻,,、


為商品名銷售這種碳化硅纖熱至紡絲溫度脫泡處理后原料經(jīng)計(jì)量泵

,、,
維的抗拉強(qiáng)度達(dá)到

一

抗拉模量紡絲組件集束與氣流牽引后成型為纖維原,,。為加

纖維直徑
一


易于編織成纖維按一定規(guī)律松散堆積于盛絲盤中
,各種形狀的織物其耐高溫氧化性及與金屬孰將連續(xù)
纖維制備,、、,的相容性優(yōu)良是金屬基樹脂基陶瓷基復(fù)


原絲置于不熔化爐中按一定升。、,。合材料的高性能增強(qiáng)劑該纖維在航空航溫制度處理一定時(shí)間后即得不熔化纖維、·,,,夭軍事等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景


〕我校自將不熔化纖維在姚保護(hù)下經(jīng)高溫處理即,。



年以來在該領(lǐng)域

3、開展了一系列的研究制得連續(xù)
〔纖維,
、目前已具備了小批量生產(chǎn)連續(xù)聚碳硅烷纖分析測試,



一


型維及連續(xù)碳化硅纖維的生產(chǎn)能力使我國成分子量及其分布
高效、,。為繼日本美國之后第主個(gè)擁有此項(xiàng)技術(shù)的液相色譜儀溶劑為甲苯
。。熔點(diǎn)測定德國產(chǎn)


型熔點(diǎn)測定儀國家連續(xù)聚碳硅烷纖維的制備是連續(xù)

。纖維制備中的關(guān)鍵技術(shù)之一,一聚碳硅烷原絲纖維直徑
光學(xué)讀數(shù)顯微鏡‘,纖維強(qiáng)度,

電子強(qiáng)力儀跨距的性能直接影響后續(xù)工序的開展并影響


,。
。


拉絲頭速度



纖維的最終性能本文對聚碳硅烷的可紡、。性原絲的紡絲工藝條件等進(jìn)行了研究
二結(jié)果與討論一實(shí)驗(yàn)與材料’
」

4、聚碳硅烷


合成

聚碳硅烷的熔點(diǎn)及分子皿分布與一可以白色粉末狀聚二甲基硅烷
江西星火紡性的關(guān)系,化工廠產(chǎn)
為原料經(jīng)本室自制聚碳硅烷合成聚碳硅烷的纖維成型與一般合成纖維成
,型相比具有較高的難度這主要表現(xiàn)在如下、,,“,,
國份預(yù)研與國家

計(jì)劃資助峨目幾個(gè)方面
分子量相對較低分子結(jié)構(gòu)中一

一
含較多支鏈和交聯(lián)部分
熔體粘度對溫度,洲“
十分敏感
原料為脆性物質(zhì)熔體強(qiáng)度很底,原絲十分脆弱

離開噴絲板



左夕卜
聲粼,,右原絲即固化軸向速度梯度大且不能二次。拉伸聚碳硅烷的分子量及分子量分布對其可廠,紡性有較大的影響將不同熔點(diǎn)及分子量分



,
以
“

5、布的邵在相對穩(wěn)定的條件下進(jìn)行紡絲連續(xù)長度與纖維直徑之比的大小作為其可紡圖


中高分子含
對熔點(diǎn)及可紡性的影啊,。,因?yàn)殡s質(zhì)的存在會(huì)引起性評價(jià)的依據(jù)其可紡性情況實(shí)驗(yàn)示于圖
去其中的各種雜質(zhì),,可以看出,當(dāng)



,噴絲孔的堵塞紡絲壓力增長過快噴絲孔流

的分散系數(shù)時(shí)可紡,、性變差,


時(shí),出的液流形狀發(fā)生變化導(dǎo)致斷頭絲條疵點(diǎn)當(dāng)該系數(shù)則具有較好的可,。,,,增多由此制得的
纖維紡性熔點(diǎn)低時(shí)可紡性較好熔點(diǎn)高即分子
性能下降嚴(yán)重,。,則。時(shí)甚至因壓力太大而不能成絲由合成工量大時(shí)可紡性變差,藝過程分析

〕可知雜質(zhì)的來源如下

因不可
尹,合成釜溫度太高導(dǎo)致釜壁處有少量的


,

6、
卜尸


已轉(zhuǎn)為微粒狀無機(jī)物即不溶不熔的無機(jī)產(chǎn)

物
部分分子量較高的交聯(lián)部分
設(shè)備廠、‘’中的腐蝕產(chǎn)物大氣中的塵埃以及操作中引。歡入的固體粒子等其它類型的雜質(zhì)顆粒,實(shí)驗(yàn)表明在聚碳硅烷合成中采用石英、,
”砂濾紙與金屬網(wǎng)的組合過濾在紡絲過程中


,圖,

聚碳硅燒的烙點(diǎn)分散系數(shù)與可幼性的關(guān)系
熔體經(jīng)金屬網(wǎng)過濾能達(dá)到較好的凈化,。圖進(jìn)一步對一系列聚碳硅烷的分子量分布效果紡絲壓力可正?？刂?所示為三、,狀態(tài)及其熔點(diǎn)可紡性的關(guān)系進(jìn)行分析可以種不同過濾效果的


在其它條件相同的、、將
的
圖劃分為高中低三部分分。


情況下紡絲壓力變化情況第種為合成時(shí),,子量區(qū)域用相應(yīng)面積積分的

7、比值分別表征未使用石英砂過濾的

紡絲壓力短時(shí)間,,其高低分子量含量則可求出


的熔點(diǎn)與內(nèi)增到較大值不具備可紡性
第
種是合成,,,,其高低分子量的關(guān)系圖
圖

可以看出高時(shí)雖然采用了過濾但過雄效果稍差的

,,,分子量勺
凡增大使熔點(diǎn)提高的同時(shí)顯第
種


雖然可紡成纖維但壓力增長也,,著地影響

的可紡性當(dāng)標(biāo)




較快可紡性明顯不如第
種經(jīng)過精過濾的,。。,,時(shí)可紡性明顯變差當(dāng)該值在
一

內(nèi)

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)采用精過濾的

紡絲,。