论文摘要
聚四氟乙烯（PTFE）纤维是以聚四氟乙烯为原料,经纺丝或制成薄膜后切割或原纤化而制得的一种合成纤维,其纺丝方法主要有载体纺丝、糊料挤出纺丝、熔体纺丝、切割膜裂法等。聚四氟乙烯纤维由于其优异的耐化学性能、热稳定性、低的摩擦系数和良好的生物相容性等特性,广泛应用于国防军工、航空航天、石油化工、仪表机械、电子、医学、建筑、轻纺等众多行业和领域。纺丝液的流变性能对湿法纺丝工艺的选择有重大影响。文中就PTFE/PVA纺丝原液的流变特性进行了系统的研究,分别考察了温度、PVA:PTFE（干重比）、剪切速率和角频率四种主要因素对非牛顿指数、粘流活化能、储能模量、损耗模量、复数粘度、和损耗角正切值等的影响。纺丝工艺主要考察了纺丝液和凝固浴的温度、喷丝头拉伸率、湿拉伸倍数对PTFE/PVA复合初生纤维机械性能的影响,确定出一个较优的凝固及拉伸条件,为后期的烧结和拉伸过程奠定了基础,并使用扫描电镜（SEM）对较优PTFE/PVA复合初生纤维的表面形貌进行了分析。最终选择的纺丝条件:纺丝液温度为45℃,凝固浴温度35℃,喷丝头拉伸率为-30%,湿拉伸倍数为4.0。该条件下纤维的线密度为36.50dtex,强度为1.22×10-1cN/dtex,断裂伸长率为182.48%,模量为 1.14×10-1cN/dtex。为了确定PTFE/PVA复合初生纤维在后加工过程中的烧结温度范围,本文利用热失重（TGA）、傅里叶红外分析（FTIR）对PTFE/PVA复合初生纤维和不同温度下烧结后PTFE纤维的热性能进行了分析。结合TG、FTIR和PTFE的热分解温度,可知道初生纤维的烧结温度范围应为360℃～415℃。在烧结温度范围内考察了烧结温度、烧结时间和拉伸倍数对PTFE纤维机械性能和结晶度的影响,并使用SEM对烧结和拉伸后的PTFE纤维进行了表面形貌分析,最后讨论了强酸和强碱对PTFE纤维的腐蚀作用。结果表明:烧结的最佳温度为380℃,最佳时间为30min,较优拉伸倍数为5倍,此条件下制得的成品纤维的线密度为14.60 dtex,强度为8.71 X10-1cN/dtex,断裂伸长为261.26%,模量为5.2S×10-1cN/dtex,烧结后纤维的结晶度明显下降,但经过拉伸其结晶度又有少许提高,且经过后加工的PTFE纤维具有极优异的耐强酸强碱腐蚀性能。采用纳米SiO2为填料填充改性PTFE纤维,考察了喷丝头拉伸率、湿拉伸倍数等纺丝工艺条件对纳米Si02改性PTFE/PVA复合初生纤维机械性能的影响,根据TG和FTIR分析其最佳烧结温度范围,并讨论了烧结温度、烧结时间、拉伸倍数和强酸强碱对其机械性能和结晶度的影响,最后使用SEM对其进行了表面形貌分析。结果显示:最佳喷丝头拉伸率为-30%,湿拉伸倍数为4.0,烧结温度为380℃,烧结时间为30min,拉伸倍数为5倍,此时成品纤维的线密度为15.03 dtex,强度为1.07cN/dtex,断裂伸长为205.59%,模量为7.41 ×10-1cN/dtex,烧结后纤维的结晶度明显下降,但经过拉伸其结晶度又有少许提高,且改性后的PTFE纤维同样具有极其优异的耐强酸强碱腐蚀性能。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 聚四氟乙烯纤维的结构与性能1.1.1 PTFE纤维的分子结构及种类1.1.2 PTFE的性能1.2 聚四氟乙烯纤维的制备工艺1.2.1 四氟乙烯单体的制备1.2.2 PTFE的聚合1.2.3 PTFE纤维的纺丝工艺1.3 聚四氟乙烯纤维的应用1.3.1 轴承和低摩擦率零部件1.3.2 过滤材料1.3.3 医学材料1.3.4 密封填料1.3.5 纺织工业1.3.6 离子交换1.3.7 其它应用领域1.4 本文的研究内容和创新点第二章 聚四氟乙烯纤维纺丝原液流变特性的研究2.1 实验部分2.1.1 实验原料2.1.2 PTFE纺丝原液流变特性的测定2.2 结果与讨论2.2.1 PTFE纺丝原液的动态流变特性2.2.2 PTFE纺丝原液的稳态流变特性2.2.3 PTFE纺丝原液非牛顿指数n的影响因素2.2.4 PTFE纺丝原液的粘流活化能2.3 结论第三章 聚四氟乙烯纤维湿法纺丝工艺研究3.1 实验部分3.1.1 实验原料3.1.2 PTFE/PVA复合初生纤维的制备3.1.3 PTFE/PVA复合初生纤维的后加3.1.4 测试与表征3.2 结果与讨论3.2.1 PTFE/PVA复合初生纤维凝固机理3.2.2 纺丝温度和凝固浴温度对PTFE/PVA复合初生纤维机械性能的影响3.2.3 喷丝头拉伸率对PTFE/PVA复合初生纤维机械性能的影响3.2.4 湿拉伸倍数对PTFE/PVA复合初生纤维机械性能的影响3.2.5 PTFE/PVA复合初生纤维的表面形态3.2.6 后加工过程中烧结温度范围的确定3.2.7 不同烧结温度对PTFE纤维机械性能的影响3.2.8 不同烧结时间对PTFE纤维机械性能的影响3.2.9 不同拉伸倍数对PTFE纤维机械性能的影响3.2.10 PTFE纤维的表面形态3.2.11 后加工工艺对PTFE纤维结晶度的影响3.2.12 强酸和强碱对PTFE纤维机械性能的影响3.3 绪论2改性聚四氟乙烯纤维的研究'>第四章 纳米SiO2改性聚四氟乙烯纤维的研究4.1 实验部分4.1.1 实验原料2改性PTFE/PVA复合初生纤维的制备'>4.1.2 纳米SiO2改性PTFE/PVA复合初生纤维的制备2改性PTFE/PVA复合初生纤维的后加工'>4.1.3 纳米SiO2改性PTFE/PVA复合初生纤维的后加工4.1.4 测试和表征4.2 结果与讨论2改性PTFE/PVA复合初生纤维机械性能的影响'>4.2.1 喷丝头拉伸率对纳米SiO2改性PTFE/PVA复合初生纤维机械性能的影响2改性PTFE/PVA复合初生纤维机械性能的影响'>4.2.2 湿拉伸倍数对纳米SiO2改性PTFE/PVA复合初生纤维机械性能的影响2改性PTFE/PVA复合初生纤维的表面形态'>4.2.3 纳米SiO2改性PTFE/PVA复合初生纤维的表面形态4.2.4 后加工过程中烧结温度范围的确定2改性PTFE纤维机械性能的影响'>4.2.5 不同烧结温度对纳米SiO2改性PTFE纤维机械性能的影响2改性PTFE纤维机械性能的影响'>4.2.6 不同烧结时间对纳米SiO2改性PTFE纤维机械性能的影响2改性PTFE纤维机械性能的影响'>4.2.7 不同的拉伸倍数对纳米SiO2改性PTFE纤维机械性能的影响2改性PTFE纤维的表面形态'>4.2.8 纳米SiO2改性PTFE纤维的表面形态2改性PTFE纤维结晶度的影响'>4.2.9 后加工工艺对纳米SiO2改性PTFE纤维结晶度的影响2改性PTFE纤维机械性能的影响'>4.2.10 强酸和强碱对纳米SiO2改性PTFE纤维机械性能的影响4.3 结论第五章 课题总结参考文献致谢攻读硕士学位论文时期发表的论文
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