聚丙烯腈纤维范文第1篇

中图分类号：TQ342+.31文献标识码： A文章编号：

我们知道在高性能砼中添加聚丙烯腈纤维可以有效地增加砼的劈裂抗拉强度、脆性和抗冲击性能。那么，掺加的纤维对高性能砼的劈裂抗拉强度、脆性、抗冲击性能和影响究竟表现在哪些方面呢？我们通过在实际应用中进行了探讨和分析，了解了掺加的纤维对高性能砼的脆性下降、抗冲击性能提高的原理。

一、对砼的耐久性的需要

高性能砼不仅要有良好的强度性能，还应有优异的耐久性能和适应性的工作性能。以满足目前和未来的大规模砼工程的施工对耐久性的需要。通常我们应用粉煤灰来配制出高性能砼。这种砼具有强度高，工作性能好；硬化砼的抗冻融性能；抗渗透性能和抗侵蚀性能优异。但是脆性大、抗冲击性差，影响了高性能砼的推广和应用。针对目前我国的客运专线和高速铁路的发展，砼的收缩开裂、湿胀开裂和脆性，就成为目前高性能砼亟待解决的重要问题。根据相关文献资料，结合我们施工的工程项目，我们采用了聚丙烯腈纤维作为砼的添加材料，以此来改善高性能砼脆性和抗冲击性能，并对相关指标进行了检测。

我们在郑西客专铁路的施工中就采用了聚丙烯腈纤维作为砼的添加材料，以此来改善高性能砼脆性和抗冲击性能。

现以郑西客专灵宝特大桥C40桥面聚丙烯腈纤维混凝土为例：

（一）原材

水泥：采用洛阳黄河同力P.O42.5普硅水泥。

水泥的化学成分：

2、掺合料：采用三门峡唐润Ⅰ级粉煤灰。其化学成分：

3、外加剂：采用山东菏泽联强LQ-Ⅱ聚羧酸高效减水剂。其化学成分：

4、聚丙烯腈纤维：采用盐城市创成的聚丙烯腈纤维。其物理性能：

（二）砼的性能试验：

1、抗压强度：

（三）分析

1. 聚丙烯腈纤维对高性砼脆性影响

高性能砼的强度和耐久性主要受水灰比和矿物聚合物的影响，当水灰比（W/C）定时，矿物掺合料掺量将直接影响到高性砼的各种物理力学性能，而掺聚丙烯腈纤维可以改善高性能砼各种物理性能。

高性能砼增加纤维掺量（0、1.0%）对砼强度影响

在砼内掺入专用的聚丙烯纤维并经搅拌后，由于聚丙烯腈纤维与水泥基集料有极强的结合力，可以迅速而轻易地与砼材料混合，分布均匀；同时由于细微，故比表面积大，每公斤聚丙烯微纤维连起来的总长度可绕地球10多圈，若分布在1m3 的砼中，则可使每cm3的砼中有近二十条纤维丝，故能在砼内部构成一种均匀的乱向支撑体系。在砼凝结的过程中，当水泥基体收缩时，由于纤维这些微细配筋的作用而消耗了能量，可以抑制砼开裂的过程，有效地减少砼干缩时所引起的微小裂缝，提砼的韧性。有关单位曾对聚丙烯腈纤维砼及普通砼进行常规力学测试，并作了劈裂抗拉测试试件破坏比较：在相同条件下，聚丙烯纤维砼强度提高并不大，但试件的破坏形式却不相同，普通砼为脆性破坏，完全断裂；而聚丙烯纤维砼仅有两条不同方向的可见短裂缝，试件仍保持完整。从以上比较可以反映出聚丙烯纤维能大大提高砼的抗裂能力和韧性，对克服高强砼的脆性有较理想的效果。

2. 聚丙烯腈纤维网对高性能砼抗冲击性影响

聚丙烯腈纤维对高性能砼抗冲击性具有较大影响。由实验数据可知，在高性能砼中掺加纤维可以显著改善砼的抗冲击性能。高性能砼的抗冲击性能随纤维掺量增加而明显提高，砼抗冲击性提高与纤维掺量成正比。此外纤维高性能砼的抗冲击性能随砼基材料强度的提高而增长。因此，纤维与高性能砼复合是配制高性能砼的主要技术途径之一。

3. 聚丙烯腈纤维对高性能砼增折与抗冲击性能改善的机理初探

在高性能砼中掺入聚丙烯腈纤维后能显著提高砼抗折强度和抗冲击性能，其抗冲击性能的提高尤为显著。究其原因，在于纤维的阻裂效应。实际上高性能砼从无缺陷理想状态来讲，其抗压、抗折强度增长幅度应该是基本一致的。之所以高性能砼抗压强度提高幅度大大地大于抗折强度提高幅度，原因就在于高性能砼内部存在不同尺度。由于高性能砼脆性及自收缩等造成内部存在不同尺度的微裂缝，而微裂缝对抗折强度的影响远大于抗压强度。由于高性能砼脆性及自收缩等造成内部存在不同尺度的微裂纹，在结构形成过程中，聚丙烯腈纤维阻止了这些裂缝的引发，从而减少了裂缝源的数量，并使裂缝尺度变小，这就降低了裂缝尖端的应力强度因子，缓和了裂缝尖端受力集中程度，在受力过程中，又抑制了裂缝的引发与扩展。这样就可以充分发挥高性能混凝土高抗折强度效应，这就是纤维能大幅度提高高性能砼抗折强度而不能提高其抗压强度的原因。但为了充分发挥纤维混凝土阻裂效果，必须加强界面粘结性能，而界面粘结特性又直接受水灰比（w/c）和粉煤灰的影响。

4.加入粉煤灰对界面区影响

在聚丙烯纤维砼掺入粉煤灰，同时加入高效减水剂，可使其抗拉强度和抗冲击性大为提高。硅灰与水泥石孔隙中的离子起化学反应，使C-S-H凝胶增加，导致水泥石中大孔减少，凝胶孔增加，结构变得致密，强度显著提高，掺入适量粉煤灰、改善纤维砼中水泥浆体与集料、纤维界面区的结构，使界面区的Ca（OH）2晶体数量下降，取向度明显降低，晶粒细化、C-S-H凝胶数量增加，加强了界面粘结力，提高聚丙烯腈纤维高性能砼的抗冲击性能和降低其脆性。

（四）结论

1.高性能砼由于脆性，自收缩开裂和内部微裂缝使其劈裂抗拉强度增长幅度远远小于抗压强度增长幅度，并且后期强度和耐久性能有可能下降。

2.在高性能砼中掺加聚丙烯腈纤维可以充分发挥高性能砼高强效应，特别是高劈裂抗拉效应。

3.聚丙烯腈纤维高性能砼在冲击荷载下的抗裂性能是高性能砼的3-4倍。而高性能砼的抗冲击性能与普通混凝土一样差别不大。

参考文献：冯乃谦，高性能混凝土，北京中国建筑工业出版社 1999.9

吴中伟，廉慧珍著 高性能混凝土北京中国铁道出版社1999.9

聚丙烯腈纤维范文第2篇

关键词：牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维；羊毛；桑蚕丝；混纺产品；定量分析

1 引言

牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维是从牛奶中提取的蛋白质分子与某种大分子化合物反应接枝而成的一种有别于天然纤维和化学纤维的新型纤维。纤维中含有17种氨基酸，所以牛奶蛋白纤维具有良好的亲肤性。纤维采用接枝共聚、湿纺工艺等高新技术，纤维的性能和品种可以按需调整，具有极好的加工性能。用牛奶蛋白纤维与羊绒、羊毛、蚕丝及其他纤维混纺合成制成的纱线，更具有独特风格和手感，是服饰、内衣家纺等行业中的高科技纺织原料。

针对牛奶蛋白纤维在纺织行业的广阔发展前景，目前，各地、各级检测部门都在积极探索牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/羊毛/桑蚕丝混纺产品定量分析方法。本文以牛奶蛋白散纤维为研究对象，通过制作已知比例的牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/羊毛/桑蚕丝混纺试样，对多组试验结果对比分析，证明采用硝酸钙试液或者59.5%硫酸溶解桑蚕丝，剩余物再以次氯酸钠溶液溶解牛奶蛋白和羊毛，残留下来聚丙烯腈纤维，结合牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维中牛奶蛋白的含量，得出牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的含量，由差值得出羊毛的量的方法，对于准确定量该混纺产品是可行的，结果误差小于1.0%，可作为日后此类型的纺织品定量分析的参考和借鉴。

2 试验

2.1 仪器

数显恒温水浴振荡器：可调节温度，振荡频率；分析天平：精度在0.0002g或以上；干燥烘箱：工作温度（105±3）℃；玻璃砂芯过滤坩埚；具塞三角烧瓶，容量不小于250mL；称量瓶，量筒，真空抽滤装置等。

2.2 试剂

本试验所用试剂均为分析纯，如下：

（1）次氯酸钠溶液：在1mol/L的次氯酸钠溶液中加入氢氧化钠，使其含量为5g/L。此溶液可用碘量法滴定，使其浓度在0.9mol/L～1.1mol/L。

（2）甲酸/氯化锌溶液：20g无水氯化锌（质量分数大于98%）和68g无水甲酸加水至100g。

（3）75%硫酸：将700mL浓硫酸（密度为1.84g/mL）小心地加入350mL水中，溶液冷却至室温后，再加水至1L。

（4）59.5%硫酸：将900mL浓硫酸（密度为1.84g/mL）小心地加入350mL水中，溶液冷却至室温后，再加水至1L。

（5）硝酸钙溶液：按四水硝酸钙：水为95mL：20mL的比例配制。

（6）稀乙酸溶液：取5mL冰乙酸用水稀释至1000mL。

（7）稀氨水溶液：取20mL浓氨水（密度为0.880g/mL），用水稀释至1L。

2.3 试样准备和步骤

（1）试样处理后，取约1g牛奶蛋白纤维，分别用1.0mol/L次氯酸钠溶液、75%硫酸、59.5%硫酸、DMF、甲酸/氯化锌溶液、硝酸钙溶液，溶解，其结果见表1。

（2）按照GB/T 2910.2―2009中三组分的定量分析，依次进行：

第一步，在（80+2）℃条件下，用硝酸钙溶液溶解试样中的桑蚕丝（或者，常温下，用59.5%硫酸，振荡半小时，溶解试样中的桑蚕丝），抽滤后烘干，称重；

第二步，常温下，用次氯酸钠溶解剩余物中的牛奶蛋白和羊毛，残留物烘干，称重。

第三步，于（70±2）℃水浴下，残留物溶解。多组试验验证，结果见表2和表3。

3 结果分析

3.1 试验结果

从表1中可以看出：

（1）次氯酸钠溶液能将牛奶蛋白纤维中的牛奶蛋白完全溶解。

（2）硝酸钙溶液59.5%硫酸对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维，稍有损伤，且试验数据稳定，其修正系数分别为1.01和1.00。

3.2 试验数据计算

各纤维的净干百分率计算公式如下：

（1）

（2）

（3）

式中：m――预处理后试样干重，g；

r1――经硝酸钙溶液（或者59.5%硫酸）溶解后，剩余牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维、羊毛的干重，g；

r2――经次氯酸钠溶液溶解后剩余聚丙烯腈的干重，g；

d1――经硝酸钙溶液（或59.5%硫酸）处理，羊毛纤维重量变化修正系数（1.00或0.99）；

d2――经硝酸钙溶液（或者59.5%硫酸）处理，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维重量变化修正系数（1.01或1.00）；

d3――经次氯酸钠溶液处理，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维重量变化修正系数（FZ/T 01103―2009标准中的k值为1.29）。

3.3 测试结果

从以上试验结果中可知，5组样品实测含量和实际配比含量均接近，两次平行性试验数据稳定，且试验结果误差小于1%，符合国家标准要求，具有很好的准确性、重现性和稳定性。

4 结论

聚丙烯腈纤维范文第3篇

中图分类号：TS.51 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0400-01

腈纶的主要生产工艺：聚合 纺丝 预热 蒸汽牵伸 水洗 烘干 热定形 卷曲 切断 打包。

生产方法：聚丙烯腈纤维对原料丙烯腈的纯度要求较高，各种杂质的总含量应低于0.005%。聚合的第二单体主要用丙烯酸甲酯，也可用甲基丙烯酸甲酯，目的 是改善可纺性及纤维的手感、柔软性和弹性；第三单体主要是改进纤维的染色性，一般为含有弱酸性染色基团的衣康酸，含强酸性染色基团的丙烯磺酸钠、甲基丙烯 磺酸钠、对甲基丙烯酰胺苯磺酸钠，含有碱性染色基团的-甲基乙烯吡啶等。

①聚合 聚合工艺分为以水为介质的悬浮聚合和以溶剂为介质的溶液聚合两类。悬浮聚合所得聚合体以絮状沉淀析出，需再溶解于溶剂中制成纺丝溶液。溶液聚合所用溶剂既 能溶解单体，又能溶解聚合体，所得聚合液直接用于纺丝。溶液聚合所用溶剂有二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、硫氰酸钠和氯化锌等。采用前两种有机溶剂的聚合时间 一般在10h以上，但溶解力强，纺丝溶液的浓度较高，可适当提高纺丝速度，溶剂回收也较简便，所得纤维性能较好，且对设备的材质要求较低；而用后两种无机 溶剂，聚合时间仅需2h，所得纤维白度较好。

②纺丝 纺丝液一般为聚丙烯腈聚合体，数均分子量为53000～106000，其纤维白度较好，热分解温度200～250℃，溶点达320℃。因此，聚丙烯腈纤维 用高聚物溶液的湿法纺丝和干法纺丝制得。干法纺丝的纺丝液浓度为25%～30%，纺丝速度快，但因喷丝头喷出的细流固化慢，固化前易粘结，不能采用孔数较 多的喷丝头，纺丝溶剂仅二甲基甲酰胺一种，所得纤维结构均匀致密，适于织制仿真丝织物。湿法纺丝适于制作短纤维，纤维蓬松柔软，宜织制仿毛织物，所用的纺 丝溶剂除溶液聚合用的溶剂外，还有二甲基乙酰胺、碳酸乙烯酯、硝酸等，大部分溶剂的沸点较高，在纺丝过程中不易蒸出。80年代，研究了用熔体纺丝法制聚丙 烯腈纤维，以水为聚合体的增塑剂，无需制备聚合体原液，省去溶剂的回收和循环系统，纤维的物理性能与干法或湿法纺丝制得的纤维基本相同，现已进入中间试验 阶段。

聚丙烯腈纤维范文第4篇

1静电纺丝原理

静电纺丝的前驱体有聚合物溶液和高温熔融聚合物。聚合物溶液是将聚合物溶于一种合适的溶剂，形成具有一定浓度、黏度、电导率的溶液，然后进行静电纺丝制备纳米纤维，表1列举了一些用于静电纺丝的聚合物种类;还有一部分高分子聚合物如聚乙烯、尼龙－12等，能在高温熔融状态下进行静电纺丝，但需要在真空条件下进行。已有数十种高分子聚合物通过静电纺丝过程成功制备成纳米纤维。静电纺丝过程中聚合物溶液的性质、电纺参数以及环境因素都会对纺丝过程和产物形貌产生影响，调整好参数，才能得到均匀、连续的碳纤维。聚合物溶液性质包括表面张力、电导率和黏度，聚合物的相对分子质量、溶液浓度和溶剂种类以及添加剂对影响溶液的电导率、黏度等有很大影响，浓度越高，黏度越大，一般浓度要在一定的范围内纺丝才能顺利，过低时纤维有串珠，或者只是液滴，过高时也不能形成纤维。Koshi等研究了不同重均相对分子质量的聚乙烯醇对纤维结构的影响，发现纤维直径随着聚合物相对分子质量的增大而变大，Wang对热固性酚醛树脂/乙醇体系静电纺丝研究表明，当质量分数低于35%时，黏度调节至15～30mPa•s时，可以纺出均匀连续的纤维。电纺参数包括溶液流速、施加电压、接受距离，每个聚合物溶液体系都有合适的接受距离、电压及流速范围。环境因素包括温度和湿度，静电纺丝过程很容易受到温度、湿度的影响，温度和湿度影响溶剂挥发速度，湿度会对纤维形貌和孔结构产生影响。

2电纺碳纳米纤维的特性

静电纺丝制备的纳米纤维要经过高温碳化过程转化成碳纳米纤维，碳化过程通常在惰性气氛保护下进行，使纤维发生氧化、交联等反应，纤维内部结构向碳碳结构转换。聚丙烯腈、沥青和酚醛纤维在碳化之前还要进行预氧化或稳定化过程，使纤维中分子环化和脱氢，转化为耐热结构。聚丙烯腈通常在空气气氛中280℃进行预氧化处理，然后在惰性气氛中600～1100℃碳化处理。经过稳定化和碳化处理，纤维重量减小，直径变小，有所收缩。

2.1碳纳米纤维的孔结构纤维碳化过程中由于纤维中前驱体的裂解和易挥发组分的挥发，在纤维中形成一些微孔(孔径＜2nm)甚至中孔(2～50nm)，使碳化后的碳纳米纤维比表面积变大，尤其是以酚醛树脂为原料，所得到的碳纳米纤维具有丰富孔结构。王磊使用静电纺丝制备的热固性酚醛纤维毡，在600、800、1000、1200、1400℃碳化处理后发现碳收率从53.8%下降到50.5%，比表面积由600℃时的530m2/g上升到了1000℃时的838m2/g，随后又迅速下降至1400℃时的8m2/g，碳化过程中随着前驱体逐渐裂解形成越来越多的微孔，而温度过高时碳原子重排消除微孔形成大孔(孔径＞50nm)。为了增加比表面积和调整孔径分布，常使用水蒸气、CO2和KOH等试剂对碳纳米纤维进行活化处理，以获得不同比表面积和孔径分布的活性碳纳米纤维。在聚合物前驱体溶液中加入不同的添加剂，可以获得不同孔径分布和比表面积的碳纤维。Zhang等在聚丙烯腈前驱体溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，静电纺丝制备出纳米纤维，100℃水热条件下除去聚乙烯吡咯烷酮，再1000℃碳化处理，聚乙烯吡咯烷酮的加入提高了聚丙烯腈碳纤维的比表面积和孔径分布。在纺丝前驱体溶液中加入模板、表面活性剂或MgO前驱体进行纺丝，可以调节纤维的中孔分布。

2.2碳纳米纤维的导电性在用作电极材料、催化剂负载材料等时需要静电纺丝制备的碳纳米纤维具备高导电性。碳化温度较低时碳纳米纤维大多是无序结构，还包含很多非碳原子，高温处理可以使碳纳米纤维中非碳原子大大减少，同时提高碳纳米纤维中的石墨化结构，从而提高碳纳米纤维的导电性;但会使碳纳米纤维中的微孔、中孔减少。聚丙烯腈基碳纳米纤维由于需要预氧化处理以保持碳化后的纤维形貌，而不容易获得高度石墨化的碳纳米纤维。在2800℃处理后电导率20S/cm，但石墨化程度仍较低。而聚酰亚胺碳纳米纤维不需要预氧化处理，高温处理后石墨化程度较高。在碳纳米纤维上负载多壁碳纳米管，可以提高碳纳米纤维的导电性。Guo在聚丙烯腈静电纺丝前驱体溶液中加入多壁碳纳米管，制备出掺杂碳纳米管的碳纳米纤维，掺杂质量分数8%时使碳纳米纤维的导电性从0.86S/cm提高到5.32S/cm。

3电纺碳纳米纤维的应用

静电纺丝制备的碳纳米纤维具有高导电性、高比表面积等特点，使其在电极材料、吸附材料、催化剂载体等方面得到广泛应用。

3.1电容式脱盐电极材料静电纺丝制备的碳纤维布具有较大比表面积，优异的导电性，柔韧性好，常用于电容式脱盐装置电极吸附材料。电容式脱盐是利用类似于电容器的装置去除水中离子的水处理技术，在用作电容式15脱盐电极时，静电纺丝碳纤维布不需要额外处理，可以直接使用。Wang通过静电纺丝制备出聚丙烯腈纳米纤维在800℃碳化、活化处理后，用作电容式脱盐电极材料，对初始浓度60mg/L的氯化钠溶液的电容式吸附量达到3.1mg/g，远高于未活化的碳纤维。王磊使用静电纺丝制备的酚醛碳纤维毡作为电容式脱盐的电极材料，用以电吸附脱除水中初始浓度100mg/L的氯化钠离子，电容式脱盐量达到5.4mg/g。使用活化后的酚醛碳纤维，电容式脱盐量达到7.6mg/g。Bai在聚丙烯腈前驱体溶液中加入氧化石墨烯，将静电纺丝制备的纤维经过预氧化、碳化、活化处理后，制备出含氧化石墨烯的碳纳米纤维，氧化石墨烯的加入提高了纤维的中孔比率和导电性，用作电容式脱盐电极材料时比未添加氧化石墨烯的碳纳米纤维具有更高的吸附量。

3.2电容器电极材料多孔碳材料常用作电容器电极材料，商用的电容器一般使用活性碳材料。最新研究发现模板碳、碳纳米管和碳纳米纤维可用于提高电容器性能。静电纺丝可以制备网状碳纳米纤维，通过控制纳米纤维孔结构、负载离子到纳米碳纤维从而增加形成赝电容，提高电容器的性能。Iijima等通过静电纺丝制备的聚丙烯腈基碳纳米纤维，在700、750和800℃水蒸气活化后，用作质量分数30%KOH水溶液的电容器电极材料，700℃活化样品比表面积达到1230m2/g，含有一些微孔，在10mA/g的低放电电流密度下容量达到173F/g，800℃活化样品比表面积为850m2/g，含有一些中孔，在1000mA/g的高电流密度时电容达到120F/g。Ju等在聚丙烯腈溶液中掺入质量分数15%的醋酸纤维素静电纺丝制备的碳纳米纤维微孔比表面积919m2/g，中孔比表面积241m2/g，在6mol/L的KOH水溶液中电流密度1mA/cm时电容达到245F/g;在PAN/DMF前驱体溶液中掺入多壁碳纳米管静电纺丝制备的碳纳米纤维提高了电容器的性能，掺入质量分数3%的多壁碳纳米管使碳纳米纤维比表面积提高到1170m2/g，电导率达到0.98S/cm，电容器电容值在6mol/L的KOH水溶液中达到180F/g。为了增加赝电容，在PAN/DMF溶液中添加乙酰丙酮钌进行静电纺丝制备出负载钌离子的碳纳米纤维，负载质量分数7.31%钌的碳纳米纤维在6mol/L的KOH中电容达到391F/g，而未负载钌的碳纳米纤维电容仅为140F/g。Wang在聚丙烯腈前驱体溶液中加入碳纳米管，制备出复合了碳纳米管的的碳纳米纤维，将制得的纤维浸入0.1mol/L的KMnO4溶液中超声30min，制备出负载了MnO2的纤维，用作电容器电极时电容达到374F/g。

3.3锂离子二次电池阳极材料静电纺丝制备的碳纳米纤维由于不需要添加导电添加剂和黏结剂，在用作锂离子二次电池阳极材料方面有一定优势，但是由于大部分纤维石墨化程度低，不能像天然石墨一样提供低的不可逆容量。Kim等将制备的PAN基碳纳米纤维1000℃热处理后，电流密度30mA/g时，可逆放电容量450mA•h/g，略微高于天然石墨，而不可逆容量高达500mA•h/g。Ji等在PAN/DMF溶液中加入聚乳酸制备的碳纳米纤维，微孔孔容0.086cm3/g，在电流密度50mA/g，50次循环后可逆放电容量达到435mA•h/g。Ji等在PAN/DMF溶液中加入SiO2颗粒制备碳纳米纤维，然后滤除SiO2造孔，比表面积只有92m2/g，但首次循环不可逆容量超过1000mA•h/g。在PAN/DMF溶液中加入质量分数15%硅纳米颗粒，静电纺丝制备纳米纤维在700℃碳化处理，首次循环可逆放电容量高达855mA•h/g，不可逆容量312mA•h/g，比不加硅纳米颗粒的碳纳米纤维高的多。Ji等在PAN/DMF前驱体溶液中加入乙酸锰，静电纺丝制备纳米纤维700℃碳化处理得到含有MnO和Mn3O4的纳米纤维，循环性能稳定。加入质量分数50%乙酸锰的碳纳米纤维稳定容量在600mA•h/g，比不加乙酸锰的碳纳米纤维高的多。Steven等将硅包覆在垂直碳纳米纤维表面，并将其用于锂离子二次电池阳极材料，结果显示该材料的电容量(以1g硅计)达到了3000～3650mA•h/g，而且经过100次充放电循环后电容量仍然保持89%。Kim等以静电纺丝技术制备出可用于锂离子二次电池阳极材料的碳纤维，比表面积500～1200m2/g，比电容达到35～202F/g。Chen利用纺丝技术制备出高导电性的碳/钴纳米复合纤维，可逆容量大于800mA•h/g。Nan在聚丙烯酸/二甲基乙酰胺前驱体溶液中加入正硅酸乙酯和盐酸，通过静电纺丝制备出含有SiO2的碳纳米纤维，使用氢氟酸去除掉SiO2纳米粒子，得到的纤维比表面积达到950m2/g，用作锂离子二次电池阳极材料时首次循环容量达到730mA•h/g。

3.4催化剂及催化剂载体材料静电纺丝制备的碳纤维薄膜具有大比表面积，孔径发达，易于回收，可以重复使用，常用作催化剂载体。Wang将静电纺丝制备的聚丙烯腈纤维进行活化和石墨化处理后用于室温下对NO的催化氧化，发现活性碳纳米纤维及1900和2400℃石墨化处理的碳纳米纤维对NO的催化氧化率分别是11%，38%和45%，石墨化的碳纳米纤维为NO催化氧化为NO2提供了更多的活性点位。陈莹莹以PVP/Ti(OC4H9)4前驱体溶液电纺制备出纳米线，再在不同温度下煅烧制备出具有光催化性能的TiO2纳米线，对罗丹明B降解效果明显。Sundara-murthy使用Fe(acac)3/PVP乙醇溶液体系电纺出纤维，在500℃退火5h，制备出a-Fe2O3纤维，对有机染料刚果红的光催化降解率达到90%。

3.5吸附过滤材料静电纺丝制备的碳纳米纤维形成的纤维膜气流阻力小，孔隙度高而孔径小，比表面积高，表面黏结性好，是高效的过滤材料。Bai将静电纺丝制备的活性碳纳米纤维使用硝酸和硫酸进行氧化处理，处理后的活性碳纳米纤维表面官能团更加丰富，表面极性变大，对丁酮、乙醇等极性有机组分的吸附能力更强。将碳纳米纤维与其他机体复合，制成防护服，用作分子过滤、生化阻隔、吸收和降解有害气体。Gibson在电纺法的纤维薄膜中引入把活性碳、碳纳米管和酶粒子引入电纺丝薄膜，制备化学生物保护膜，有效地捕捉空气中的粒子，具有防生化武器的基本功能。

4结语

聚丙烯腈纤维范文第5篇

关键词：腈纶 定型 机械

腈纶是成品中聚丙烯腈和丙烯腈的质量百分比大于80%的丙烯腈共聚物，产品以合成纤维的形式出产。聚丙烯腈在一百多年前就已经被发现，但是制成纤维并批量制造成品是在二十世纪五十年代，腈纶纤维能产品化的转折点是二甲基甲酰胺溶剂的发现，此溶剂可以溶解聚丙烯腈得到聚丙烯腈纤维，到2005年，我国腈纶的生产 能力达到786kt/a，由于聚丙烯腈纤维性能与羊毛很相似，而且弹性和保暖性由于羊毛，有“人造羊毛”的没成，腈纶具有柔软，膨松，易染，色泽鲜艳等特点，同时还有耐光、抗菌、防虫蛀等优势，也可与其他天然纤维混合防治，如今已经广泛应用到服装，室内装饰，地毯等领域。

在腈纶纤维生产中，固定型状作为腈纶生产过程里重要的工序一部分。为了提高纤维的本身的质量，一直对固定型状工艺进行改进是非常重要的，为了加强固定型状的平均性，并为缩短后走理工序时候创造便利条件，我们在固定型状锅的设备结构和工艺控制的方法上作了一些改进，并得到初步效果。

一、干燥与非干燥化丝状致密成束对固定型状效果影响分析

湿法腈纶的固定型状是采用干燥致密化后丝状成束，以减少高温高压固定型状降低纤维性能，考虑到干法腈纶的纺丝工艺使纤维本身的致密化程度较高，如果干法腈纶未干燥致密化丝状成束固定型状能获得与干燥致密化丝状成束固定型状基本一致的综合性能，则可以大大降低纤维的加工成本。未干燥致密化丝状成束固定型状后纤维物理机械性能差别不大，性能变异系数却较大，因为在毛条加工的生产过程中不顺利，条子在拉断前断裂较多，最终影响毛条的收缩率，未干燥致密化丝状成束由于其丝条本身存在过多的缺陷，固定型状时的高温，高压使得纤维分子内部的缺陷非但不能得到恢复，而且进一步被劣化，导致固定型状后丝状成束的不平均性变大。因此我们选用干燥致密化丝状成束进行固定型状加工，得到较好的固定型状效果，固定型状后丝状成束在加工和缩率得到满意的结果。

采用干法腈纶丝状成束的固定型状强度，能够生产出收缩率28%以上的腈纶毛条。毛条的收缩率取决于丝状成束的热固定型状强度，一定范围内毛条的收缩率随固定型状的温度及压力的提高而增加，但加大引起丝状成束物理机械性能的劣化的可能性，而不利于毛条收缩率的提高。采用双循环工艺减少了丝状成束在高温高压条件下受氧化影响，更好地保证丝状成束的本身的质量及表面的质量。在毛条加工过程中，适当的热温度、热牵伸倍数及较慢的牵伸速度，有利于丝状成束大分子充分伸展，并聚集足够的内张力，获得毛条最佳收缩率。

二、腈纶丝汽蒸固定型状检测技术的研究

汽蒸固定型状是腈纶生产线后纺的另一个关键工艺步骤，拉丝点位置控制的好坏直接影响到腈纶丝的质量，对拉丝点位置的准确检测是控制的首要条件。提出将基于CCD图像传感器的机器视觉技术应用于拉丝点位置的检测，仿真，此方法可以在汽蒸固定型状的特殊工作条件下有效地检测出拉点的位置。这样做创新是将机器视觉技术引入到腈纶生产中。起初的金属挡板方法不利于人员进行监测，且在高温高压的饱和蒸汽中金属容易被腐蚀。超声波检测方法通过固定型状锅内温度、压力的改变，但是并不能无法达到理想的效果，在高温高压的环境下不适用。一般的工业摄像机也很难在这种条件下工作运行，但使用特种镜头来获取图像，再通过光纤将图像信息传输到固定型状锅外的CCD摄像机上，能有效解决工作条件特殊的问题。采用数学形态学的开、闭运算，有效的去除了普通滤波方法无法去除的大的噪声。机器视觉极适用于大批量生产过程中的测量、检查和辨识。随着硬件性能的提高和成本的降低、新算法的提出以及腈纶工业对检测精度要求的提高，机器视觉技术必将在腈纶工业中得到越来越广泛的应用。

三、腈纶针织物轧光规格型状不固定现象的研究

解决腈纶针织坯布轧光规格不确定的问题，可采取改进轧光机气箱的排气装置。将单层进气管改为双层进气管，使坯布在两层进气管中间通过。使蒸气直接与坯布相互作用，可使布面温度提高。当气箱温度在99 ℃时，布面温度达到80-85℃，坯布膨化程度适应固定型状要求。因此，提高轧光前的气箱温度，保证坯布在气盖膨化状态下进人撑板，是解决腈纶针织物轧光规格不固定型状的有效措施。

四、双环循的工艺的应用

要想提高固定型状效果，固定型状过程反复抽真空和进汽，可以防止残留空气接近产品。真空和蒸汽可以减少空气的压力，使蒸汽在锅内平均地渗入纤维内部，有利于纤维内应力的消失，使纤维充分收缩，提高纤维本身的质量。双循环比单循环提高作用，经过两次反复处理，内外差距降低，而使纤维的固定型状更趋平均。为了增加锅内温度的平均性，间接蒸汽、直接蒸汽的管道和散热器的分布，因考虑到丝状成束在箱内进行固定型状时，底部丝状成束温度高，所以效果差，间接蒸汽散热器提高底部加热面积，改变锅底直接蒸汽喷射管，减少底部湿度。对直接蒸汽喷射口的方向、喷射角、孔径、孔眼的分布进行重新考虑、安排，提高锅内热量和丝状成束受热的平均性。

固定型状时，需要防止抽真空或排汽时产生的两次蒸汽接触锅内的丝状成束表面，造成丝状成束含水不平匀，因此固定型状的蒸汽冷凝水需要随时排空。采取自动排放，并将动作编入程序，且在锅体外底部装一只冷凝水贮集器，与锅体用管道连接，随时将冷凝水收集，通过操作程序排放，不使锅底积存冷凝水。固定型状锅两侧配有四个抽吸口，提高抽真空的平均性。

五、结语

我国腈纶生产能力目前占世界首位，成年行销世界各地，但是也应该看到，我国腈纶生产机械制造业还比较薄弱，很多关键环节的设备还需要进口，定型过程作为腈纶生产过程中的关键环节，对腈纶的产品质量，下游加工难度，与其他纺织物配合生产等过程意义重大，不断提升制造水平，改进生产工艺是提升我国腈纶工业整体水平的重要手段之一，以上这些处于国际领先地位的技术工艺如果得到广泛应用，会给我国腈纶工艺带来的生产效率和经济效益带来显著的提升，

参考文献

[1]张雅娟，陈亚东.汽蒸定型法提高干法腈纶毛条的收缩率.宁波大学学报（理工版）.2005，03 01（18）：114-117