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超声处理在聚丙烯腈溶解中的作用

[导读]利用超声波的空化效应强化溶解聚丙烯腈(PAN),通过旋转黏度计测量溶液黏度,并与常规搅拌溶解进行 对比,证明了超声处理有加速溶解进程以及降低溶液黏度的作用

超声波是指频率高于 20 kHz的声波,它方向性好,穿透能力强,易于获得较集中的声能。普通工业中,人们主要利用超声波的空化效应,是指液体介质中由于超声的物理作用,致使局部暂时形成负压区,进而在液体中产生空泡或气泡的现象。由于这种空泡处于非稳定状态,局部应力场会使它们发生膨胀、收缩,甚至突然爆裂,由此会在介质内产生局部的高温、高压、射流、发光和放电等现象,以上统称为空化效应,虾蛄(mantis shrimp)的捕食行为即是空化效应的一种生物学体现口J。聚丙烯腈(PAN)原丝是制备高强度碳纤维的基础,在二步法纺丝工艺,需要对 PAN 粉料进行溶解制成性质均一的溶液才可进行纺丝,因此原液性能的好坏决定了后续PAN原丝的结构和性能 J。但由于碳纤维用 PAN 要求分子量高,分子量分布窄,因此纺丝原液的黏度极高,溶解困难,常规的机械搅拌式溶解需要复杂的如溶胀、变温、变速等工艺流程,溶解时间通常在 12 h以上 ⋯。本文结合超声空化效应强化溶解L1 ,解决了PAN粉料溶解周期长、溶液黏度高的问题。

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