熔融法纺制聚醚醚酮纤维的研究

论文摘要

聚醚醚酮（PEEK）是一种新型的耐高温热塑性特种高分子材料。本文系统的研究了PEEK纤维的熔融纺丝和后加工工艺,并将所得纤维织成织物,对纤维和织物的性能进行了广泛研究。比较了两种Victrex公司PEEK切片的可纺性,发现熔体粘度较低的PEEK-2切片可纺性更优,其适宜纺丝温度为360～390℃,纺丝速度700 m/min以上。通过对纺丝工艺的研究,发现增加徐冷环和降低喷丝头拉伸比可使PEEK初生丝的取向度减小,最大牵伸倍数增大,所得纤维的物理机械性能更优。在牵伸速度为300 m/min,牵伸温度为270℃时,PEEK纤维可进行3.2～3.5倍的牵伸。所得PEEK纤维的断裂强度为6.6 cN/dtex,断裂伸长率为12.6 %,回潮率为2.19 %;织物经向断裂强力为785.0 N,断裂伸长率为34.6%,平均耐磨次数为6785次。经过270℃下1200小时的老化,PEEK纤维颜色变黄发硬,但断裂强力仍保持79.7 %,织物的断裂强力保持88.8 %。垂直燃烧试验、烟密度试验和锥形量热仪试验对PEEK织物阻燃性能的研究结果表明,PEEK织物不易点燃,燃烧时火焰传播速度很慢,具有自熄性,最大烟密度Dm（无焰）为2.06,在热辐射强度为75 kW/m2条件下,燃烧过程最大热释放速率为183 kW/m2,CO最大浓度为9 ppm,释放的毒性气体非常少,燃烧产生的残余碳层非常致密。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第1章 文献综述
• 1.1 聚醚醚酮概况
• 1.1.1 聚醚醚酮简介
• 1.1.2 聚醚醚酮的制备
• 1.1.3 聚醚醚酮的性能
• 1.1.4 聚醚醚酮的加工
• 1.1.5 聚醚醚酮的应用
• 1.2 聚醚醚酮纤维概况
• 1.2.1 聚醚醚酮纤维简介
• 1.2.2 聚醚醚酮纤维的性能
• 1.2.3 聚醚醚酮纤维的应用
• 1.3 织物阻燃性能的主要表征方法
• 1.3.1 燃烧试验法
• 1.3.2 极限氧指数法
• 1.3.3 烟密度法
• 1.3.4 热分析法
• 1.3.5 闪点、自燃点及点着温度测定
• 1.3.6 锥形量热仪法
• 1.4 论文研究工作背景及主要研究任务
• 1.4.1 论文研究工作背景
• 1.4.2 本论文主要研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 原料
• 2.2 熔融纺丝及后加工
• 2.2.1 干燥
• 2.2.2 熔融纺丝
• 2.2.3 卷绕
• 2.2.4 牵伸、热定型
• 2.2.5 络丝
• 2.2.6 加捻
• 2.3 织造
• 2.4 结构表征与性能测试
• 2.4.1 热分析
• 2.4.2 熔融指数测试
• 2.4.3 线密度测试
• 2.4.4 强度测试
• 2.4.5 取向度测试
• 2.4.6 X 射线衍射测试
• 2.4.7 织物力学性能测试
• 2.4.8 回潮率测试
• 2.4.9 织物摩擦起电电压测试
• 2.4.10 耐磨性测试
• 2.4.11 干热收缩率测试
• 2.4.12 热老化测试
• 2.4.13 扫描电镜分析
• 2.4.14 红外光谱测试
• 2.4.15 垂直燃烧试验
• 2.4.16 NBS 烟箱试验
• 2.4.17 锥形量热仪试验
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 原料性能分析
• 3.1.1 热性能
• 3.1.2 熔融指数测试
• 3.2 纺丝工艺
• 3.2.1 干燥的影响
• 3.2.2 纺丝温度的影响
• 3.2.3 徐冷环温度的影响
• 3.2.4 喷丝头拉伸比的影响
• 3.3 后加工工艺
• 3.3.1 牵伸工艺
• 3.3.2 加捻热定型
• 3.4 织造
• 3.5 PEEK 纤维及织物的性能研究
• 3.5.1 PEEK 纤维及织物的力学性能
• 3.5.2 PEEK 织物的耐磨性
• 3.5.3 PEEK 织物的摩擦起电电压测试
• 3.5.4 回潮率
• 3.5.5 干热收缩率
• 3.5.6 PEEK 纤维及织物的耐热性能
• 3.5.7 PEEK 织物的阻燃性能
• 第4章 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢