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凝胶纺丝

产业用纺织品 1996年第2期14卷 32-38页

作者：安田浩伴薰大田康雄施祖培

由于超高强度聚乙烯(UHSPE)纤维的开发成功,近年来“凝胶纺丝”这个术语变得耳熟能详,但尚未赋予它明确的定义。这里,我们把凝胶纺丝定义为通过似凝胶态中间物质得到高强度纤维的纺丝方法。

关键词：高强度纤维凝胶纺丝原料工艺

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凝胶纺丝的发展和我们的任务

功能高分子学报 1992年第2期5卷 151-157页

作者：胡学超中国纺织大学化纤研究所上海200051

1938年,美国杜邦公司发明了第一个合成纤维品种——聚酰胺纤维,使化学纤维这门崭新的学科以及化学纤维工业得到了迅速的发展,实现了一次大的飞跃。六十年代以来,高强高模碳纤维、芳香族聚酰胺纤维的相继问世,使化纤学科和化纤工业进入... 详细信息

1938年,美国杜邦公司发明了第一个合成纤维品种——聚酰胺纤维,使化学纤维这门崭新的学科以及化学纤维工业得到了迅速的发展,实现了一次大的飞跃。六十年代以来,高强高模碳纤维、芳香族聚酰胺纤维的相继问世,使化纤学科和化纤工业进入了新纪元,特种纤维突破了纺织纤维的范畴。

关键词：化学纤维凝胶纺丝

聚乙烯醇凝胶纺丝研究 Ⅰ.萃取条件对纤维结构性能的影响

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高分子材料科学与工程 1997年第3期13卷 93-99页

作者：俞波刘兆峰杨屏玉仪征化纤股份公司研究院中国纺织大学化纤研究所

讨论了萃取工艺条件对纤维结构性能的影响，主要影响因素有溶剂含量、萃取时间和温度、萃取浴比、萃取次数。根据测试结果选择了最佳工艺条件。

关键词：凝胶纺丝聚乙烯醇纤维萃取纺丝纤维结构

聚乙烯醇凝胶纺丝研究 Ⅱ.萃取干燥对纤维结构和性能的影响

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高分子材料科学与工程 1997年第5期13卷 139-143页

作者：俞波刘兆峰杨屏玉仪征化纤股份公司研究院中国纺织大学化纤研究所

讨论了萃取干燥工艺条件对纤维结构和性能的影响，主要影响因素有萃取干燥收缩率、控制收缩方式、干燥温度和时间。根据测试结果选择了最佳工艺条件。

关键词：凝胶纺丝聚乙烯醇纤维干燥萃取收缩率纺丝

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聚四氟乙烯纤维的凝胶纺丝

纺织学报 2009年第3期30卷 10-12,17页

作者：马训明郭玉海陈建勇孙芳浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室浙江杭州310018

以PVA为载体,引入硼酸与PVA形成凝胶,将聚四氟乙烯(PTFE)乳液通过乳液凝胶纺丝,成纤后经烧结去除PVA,使PTFE分子发生黏连形成PTFE纤维。研究硼酸与PVA的络合机制以及烧结温度和时间对PVA去除的影响。采用傅里叶红外光谱法对PVA的烧蚀残... 详细信息

以PVA为载体,引入硼酸与PVA形成凝胶,将聚四氟乙烯(PTFE)乳液通过乳液凝胶纺丝,成纤后经烧结去除PVA,使PTFE分子发生黏连形成PTFE纤维。研究硼酸与PVA的络合机制以及烧结温度和时间对PVA去除的影响。采用傅里叶红外光谱法对PVA的烧蚀残余量进行定量分析,在谱图中用1152 cm-1处C—O吸收峰面积与639 cm-1处C—F(内标)吸收峰面积之比表示;通过电子强力仪测量单根纤维的力学性能。结果表明:随烧结温度的升高和时间的延长,PVA残余量明显降低;当烧结温度高于327℃时,PTFE分子链能够发生移动使得纤维连续,PTFE纤维强度提高显著,利于后续的牵伸。

关键词：聚四氟乙烯纤维烧结 PVA 凝胶纺丝

聚丙烯腈纤维凝胶纺丝初生纤维取向的红外二向色性研究

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聚丙烯腈纤维凝胶纺丝初生纤维取向的红外二向色性研究

作者：章亚鑫北京化工大学

学位级别：硕士

碳纤维作为一种高性能材料在军事,民事上已经有了广泛的运用,以聚丙烯腈为基体生产的碳纤维性能稳定,然而国内技术仍然与国外差距显著,技术封锁的现状导致对高强高模碳纤维的生产需求依旧迫在眉睫,而其间的机理则是攻克难关的关键。前... 详细信息

碳纤维作为一种高性能材料在军事,民事上已经有了广泛的运用,以聚丙烯腈为基体生产的碳纤维性能稳定,然而国内技术仍然与国外差距显著,技术封锁的现状导致对高强高模碳纤维的生产需求依旧迫在眉睫,而其间的机理则是攻克难关的关键。前人的研究表明,碳纤维的基础结构是类石墨结构,石墨片层沿着纤维轴向有序分布,而制造高性能碳纤维的关键则是获得具有高取向的网状结构。传统的湿法纺丝工艺生产的PAN原丝具有明显的皮芯结构,凝固时形成的紧密的皮层会阻碍芯部的双扩散过程,由此产生浓度差,导致皮层产生缺陷结构。同时,皮部在碳化过程中更容易石墨化,不均匀的石墨化程度对成品碳纤维的性能影响显著。凝胶纺丝由于其独特的相变机制,不存在皮层、芯层的结构差异,所制备的具有较高的结晶度和晶区完整性。考虑到碳纤维性能由初生纤维取向决定,对凝胶纺丝过程所得到的初生纤维取向进行研究对后续高性能碳纤维的制备具有十分重要的意义。本论文主要研究了不同外场因素下凝胶纺丝初生纤维取向变化规律,主要以傅里叶红外光谱(FTIR)作为研究手段,利用红外二向色性技术研究凝胶纺丝初生纤维的分子链取向变化特征,分别从牵伸、剪切、凝固浴温度、纺丝液温度四个不同方面对初生纤维分子链取向规律进行表征。在此基础上,以广角X射线衍射(WAXD)为手段,研究了凝胶纺丝初生纤维的晶区取向变化规律,并辅以偏振拉曼对纤维取向的径向分布进行了基础研究,全面地对凝胶纺丝初生纤维的取向进行研究,结果表明:(1)建立了一系列凝胶纺丝体系的表征手段:通过对纺丝液粘弹性交点的测定即为凝胶转变点,即纺丝液从流体向凝胶态转变的温度临界点,为凝胶纺丝温度条件的设定提供了基础。SEM观察到凝胶纺丝初生纤维截面表观均匀没有明显缺陷,相比湿法纺丝中常见的皮芯结构具有极大优势,可牵伸倍数更大,不易断裂。偏振拉曼对初生纤维取向的径向分布进行表征,进一步说明凝胶纺丝生成的纤维结构均匀。(2)研究力场对凝胶纺丝初生纤维取向的影响规律,分子链在作用力的引导下沿一定方向有序排列,初生纤维的取向因子与牵伸倍数呈现正相关,同时与剪切速率也是正相关,即随着两者增大而增大。剪切速率与牵伸成负相关,剪切速率较小时可牵伸倍数较大。(3)研究温度场对凝胶纺丝初生纤维取向的影响规律,凝胶纺丝是在低温下使纤维成形,取向随纺丝液温度的升高而增大,随凝固浴温度的降低而增大。纺丝液中,温度主要作用使大分子链获得动能,沿力的方向运动,而凝固浴中,低温有利于凝胶态的形成并维持纤维的固有取向。利用WAXD对晶区取向进行表征,可知凝胶纺丝初生纤维同时具备良好的分子链取向和晶区取向。

关键词： PAN纤维凝胶纺丝傅里叶红外光谱广角X射线衍射取向二向色性

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胶原蛋白的凝胶纺丝及其理化性能研究

胶原蛋白的凝胶纺丝及其理化性能研究

作者：王松重庆科技学院

学位级别：硕士

油污感染型创伤普遍存在于石油开采一线工人中,创口清理不及时、护理不恰当可能造成伤口感染、化脓,甚至截肢。而市场上常见的伤口敷料材料由于生物相容性差、免疫排斥等问题,不能满足人们需求。I型胶原来源广、价格便宜、生物相容性好... 详细信息

油污感染型创伤普遍存在于石油开采一线工人中,创口清理不及时、护理不恰当可能造成伤口感染、化脓,甚至截肢。而市场上常见的伤口敷料材料由于生物相容性差、免疫排斥等问题,不能满足人们需求。I型胶原来源广、价格便宜、生物相容性好低免疫原性等优点是作为伤口敷料材料的不二选择,但是由于其力学强度低、亲疏水性不足,成型困难等问题难以直接用于伤口敷料材料。本文针对胶原这些问题上的不足之处,采用琥珀酸酐接枝改性、胶原凝胶纺丝、理化结合的后处理等技术方案来制备胶原型纤维材料,拟用于石油环境员工伤口急救。具体研究内容如下:（1）通过不同剂量的琥珀酸酐改性胶原蛋白,初步确定在胶原蛋白与琥珀酸酐的剂量比例为10:1与10:2时,胶原的亲水、亲油性能均得到了大幅度提升,并且通过红外光谱测量发现胶原蛋白的二、三级结构未受到影响,保留了部分自组装能力,解决了胶原蛋白亲水、亲油率不够,自组装能力丢失的问题。（2）采用凝胶纺丝的制备方法,调节胶原蛋白p H使其在一定条件下具备自组装能力,发生自组装。本实验考虑胶原凝胶的气泡、温度、p H值和时间等多种因素对胶原凝胶丝的影响。发现在温度为20-30℃、凝胶时间为30-60 min、纺丝速率为50μl/min条件下胶原的凝胶效果最佳。（3）通过胶原蛋白的后处理工艺,发现胶原蛋白在经过梯度脱水、醛基化多糖的共混交联后胶原蛋白的结合水含量下降,最低结合水含量为京尼平交联处理后的胶原丝只有11.1%的含水率,通过拉伸试验发现胶原丝经过醛基化多糖交联后的抗拉强度提升至2倍,达到55.94±16.8 MPa,弹性模量最高提升了5倍多,达到806±90 MPa,通过海藻酸钠制备的凝胶丝后处理试验发现,凝胶丝的牵伸以及涂油能够改善凝胶丝表面光滑度,提升丝的强度。基于I型胶原蛋白制备的胶原凝胶丝,具备良好的生物相容性,是一种优异的生物材料,可用于可吸收缝合线、油气环境伤口敷料材料,为油气环境下工人生命安全提供一层保障。

关键词：亲油性 Ⅰ型胶原凝胶纺丝琥珀酰化改性蛋白结构

凝胶纺丝—热拉伸工艺制取高强高模聚乙烯纤维

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合成纤维 1987年第1期 36-40页

作者：陈克权中国纺织大学化纤研究所研究生

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维具有原料易得、价格便宜和机械性能优良等特点。以UHMW PE制取高强高模聚乙烯纤维的研究越来越受到人们的重视。几年来,国外已陆续介绍了许多成功的尝试,它们都能使聚乙烯纤维呈现出特别高的模量和强度。 ... 详细信息

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维具有原料易得、价格便宜和机械性能优良等特点。以UHMW PE制取高强高模聚乙烯纤维的研究越来越受到人们的重视。几年来,国外已陆续介绍了许多成功的尝试,它们都能使聚乙烯纤维呈现出特别高的模量和强度。目前主要的方法有两种:①晶体表面生长技术(Surface growth);②凝胶纺丝—热拉伸技术(gel spinning—hot drawing)。前者由于结晶生长速度极慢,工业化较困难。本文将对后一技术作简要介绍。

关键词：拉伸倍数热拉伸拉伸工艺高强高模聚乙烯纤维凝胶纤维纤维状可拉伸性凝胶纺丝半熔融纺丝拉伸温度制取

超高分子量聚乙烯的双螺杆凝胶纺丝工艺与性能

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超高分子量聚乙烯的双螺杆凝胶纺丝工艺与性能

作者：许丽杰北京理工大学

学位级别：硕士

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）分子量为100万00万,作为高强度高模量纤维,在生物医疗、安全保护、航空航天、海洋工程等领域均有广泛的应用。但是由于目前纺丝技术水平较低,使纤维的机械性能、电性能等与理论值有很大差距。共混挤出材料性... 详细信息

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）分子量为100万00万,作为高强度高模量纤维,在生物医疗、安全保护、航空航天、海洋工程等领域均有广泛的应用。但是由于目前纺丝技术水平较低,使纤维的机械性能、电性能等与理论值有很大差距。共混挤出材料性能的好坏取决于物料配比、工艺条件及螺杆组合,所以对UHMWPE纤维挤出工艺进行优化尤为重要。本文通过HT-30组合式双螺杆挤出机,对UHMWPE粉末/白油进行共混挤出得到UHMWPE凝胶;采用凝胶纺丝法得到UHMWPE纤维。首先,利用双螺杆挤出机制备UHMWPE纤维,通过正交试验分析和单因素实验分析,研究了UHMWPE浓度、螺杆转速和机筒温度对物料最初停留时间和纤维力学性能的影响,从而找到最优的工艺条件。结果表明:溶液浓度为6%,螺杆转速范围为13～16rpm,机筒温度为160oC的情况下纤维的力学性能最优。其次,使用旋转式流变仪测试了UHMWPE片状凝胶和UHMWPE粉末/白油混合溶液的流变性能,研究分析了不同温度、不同浓度下UHMWPE片状凝胶和UHMWPE粉末/白油混合溶液的流变行为,得到了不同条件下两者的黏度数值,比较了两者的差别。发现UHMWPE片状凝胶的黏度比UHMWPE粉末/白油混合溶液的黏度小,两者的黏度均随溶液浓度的升高而增大,随温度的升高而减小。UHMWPE凝胶的流变行为研究可以对纺丝工艺中温度和浓度的选择和后期的模拟提供指导。最后,使用CFD流体模拟软件模拟螺杆挤出机的挤出过程,得到UHMWPE凝胶在螺杆内的速度场和截面上的最小速度值,并与实验结果中的停留时间作对比。研究发现:螺杆喂料段和熔融段的凝胶速度随着螺杆转速的升高而增大,而处于挤出段的凝胶的移动速度随螺杆转速的升高先增大后减小,并且模拟和实验得到的结论一致。温度（85oC5oC）对输送段物料的速度没有太大影响;对熔融段处的物料速度影响程度变大,并且随着温度的增大,凝胶速度先增大后减小;凝胶继续移动到排气段处,随着温度的增大,凝胶的移动速度减小幅度最大,温度对其影响程度最大

关键词： UHMWPE纤维双螺杆挤出机凝胶纺丝流变性能机械性能