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间位芳香族聚酰胺(PMIA)是在1962年首先被杜邦合成的一种新型聚酰胺品种。由于它优异的耐高温性能、耐焰性和纺织加工性能,其纤维与纸制品被广泛的应用于工业和服装,在耐高温的场合,更是有着不可替代的作用。随着对高性能纤维的需求不断提高,间位芳香族聚酰胺得到了巨大的发展。目前,间位芳纶在聚合上主要通过溶液聚合和界面聚合;纺丝方法上主要是湿纺和干纺。国内外研究者对PAN湿法纺丝凝固机理进行了详尽的研究,其成形理论日趋完善,然而还没有研究者对间位芳纶湿法纺丝的凝固机理进行研究。我国的间位芳纶的生产还刚刚起步,为了得到高性能的间位芳纶,其湿法纺丝过程中的凝固机理是需要解决的难题之一。首先,本文采用重量法和摄影法对间位芳纶纺丝原液的挤出胀大以及挤出活化能进行了详尽的研究。研究发现:间位芳纶纺丝原液存在着挤出胀大现象,并且纺丝原液的挤出胀大随着纺丝压力的增加而增加;随着喷丝头长径比、滤布层数、温度的增加而减小;湿法纺丝的挤出胀大要比干喷湿纺的挤出胀大要大;剪切速率增加,活化能下降,有利于纺丝的稳定。其次,采用成分分析法研究了间位芳纶湿法纺丝的凝固成型机理。分别选择了紫外分光光度法和络合滴定法对纤维萃取液中的DMAc和CaCl2的含量进行了测定,并讨论两种方法的准确性和可靠性;另外,初步探讨了在研究湿法纺丝凝固机理过程中的取样方法,并最终选择了合适的取样方法和喷丝头的规格;最后,本文研究了纺丝工艺(如:喷丝头负拉伸、凝固浴温度以及凝固浴浓度)对间位芳芳纶的湿法纺丝扩散系数的影响,从而得到更利于形成高性能间位芳纶的纺丝工艺参数。研究发现:在双扩散系数的测定中发现,溶剂的双扩散系数要大于凝固剂的双扩散系数。随着喷丝头拉伸、凝固浴温度以及凝固浴中DMAc浓度的增加都会是溶剂和凝固剂的双扩散系数增大;另外,喷头拉伸、凝固温度的较小和凝固浴浓度较大时,溶剂和凝固剂扩散系数的比值都是较小的,从而使得纤维凝固的更加缓慢,得到圆形截面的初生纤维。凝固过程实质上是聚合物从原液中分离出来的沉淀过程,这个过程直接决定着纤维的结构,通过SEM分析表明:随着温度的升高,纤维内部的孔穴等缺陷体积增大,结构越疏松,因此,在纺丝过程中应该尽量把凝固浴的温度控制在适当的范围内;随着凝固浴浓度的提高,可以得到内部结构紧密的纤维。本文的创新点:1:本文系统的研究了间位芳纶纺丝原液湿法纺丝过程中的挤出胀大现象,讨论了工艺条件对挤出胀大的影响,这对实际的纤维生产过程中的喷丝头负拉伸的设定具有一定的指导意义。2:间位芳纶湿法纺丝的凝固机理的研究在国内外还没有报道,本文创新性采用成分分析法测定了间位芳纶湿法纺丝凝固的双扩散系数,并讨论了纺丝工艺条件对溶剂、助溶剂和凝固剂的扩散系数以及溶剂和凝固剂扩散系数比值的影响。另外,对初生纤维萃取液中的各成分找到了合适有效的测定方法。