上油率对碳纤维生产中聚丙烯腈原丝和预氧丝结构和性能的影响

在聚丙烯腈基碳纤维原丝纺丝过程中，在热定型前使用不同浓度的油剂上油，得到不同上油率的PAN原丝；再经过相同的预氧化工艺得到不同上油率的预氧丝。采用SEM、XRD、同步热分析仪、纤维细度仪、纤维强伸度仪、阿基米德液体排代法等来研究上油率对PAN原丝的表面形貌及其在预氧化过程中的结构转变、热性能、力学性能和体密度等的影响。通过研究发现，合适的上油率可以在原丝表面形成一层均匀的油膜，原丝上油可以有效的降低纤维之间的静电作用，过高的上油率会使纤维变硬，纤维之间产生粘连，降低原丝的品质。随着上油率的增加，原丝的纤度略微增加，体密度减小，预氧丝的强度降低，体密度增大。油剂可以阻碍原丝在预氧化过程中的放热行为，缓和氧化反应和脱氢反应，促进芳构化反应，提高预氧化的程度。预氧化纤维的拉伸强度、体密度和芳构化指数存在着密切的联系，体密度和芳构化指数有着相同的变化规律，拉伸强度的变化趋势相反