基于微流控纺丝技术的高强度千米级芳纶纤维的系统化条件优化

《Industrial & Engineering Chemistry Research》：Systematic Conditions Optimization of Kilometer-Scale Aramid Fiber with High Tensile Strength via Microfluidic Spinning

　　

摘要

聚（对苯亚胺苯并咪唑苯甲酰胺）纤维因其优异的机械性能，已成为一种极具潜力的化学合成高性能芳纶纤维。PBIA纤维的结晶度和取向行为决定了其综合性能，而这些性能又极易受到纤维加工条件的影响。在本研究中，我们系统地研究了各种关键纤维加工条件对PBIA纤维结晶度、取向及机械性能的影响，这些条件包括单体摩尔比、纺丝原液流变特性、凝固浴成分与温度、拉伸比以及热处理条件等。在最优的加工条件下，通过微流控纺丝技术，可以持续稳定地制备出长度达数公里、抗拉强度高达4.75 GPa的PBIA纤维，这得益于该纤维极高的结晶度（12.8%）、良好的取向度（0.904）以及极低的错位角（5.214°）。通过微流控纺丝对加工条件进行系统优化，为大规模生产高性能PBIA纤维提供了可行且具有吸引力的途径。