鄰氯對苯二胺共聚改性PPTA聚合體的合成與表征.pdf

1、聚對苯二甲酰對苯二胺（PPTA）纖維，由于其優(yōu)異的熱性能和機(jī)械性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天、安全防護(hù)、復(fù)合材料等關(guān)鍵領(lǐng)域。然而由于 PPTA自身的高規(guī)整度使得液晶紡絲過程中僅存在空氣段拉伸，而無法進(jìn)行進(jìn)一步的高倍拉伸取向。通過添加合適的第三單體，稍微降低PPTA的規(guī)整度而不破壞PPTA-H2SO4體系的液晶性能，此時(shí)干噴濕紡的過程中可進(jìn)行纖維的高倍拉伸處理，達(dá)到提高纖維力學(xué)性能的目的。
　　本論文采用鄰氯對苯二胺（PPD-Cl）作為

2、第三單體，與對苯二胺（PPD）和對苯二甲酰氯（TPC）在氮甲基吡咯烷酮（NMP）/LiCl溶劑體系中進(jìn)行低溫溶液縮聚。通過大量對比實(shí)驗(yàn)探索出了在實(shí)驗(yàn)室條件下，制備改性含氯 PPTA樹脂的最佳工藝條件：第三單體添加量為25～35mol％，酰氯與二胺的摩爾比在1.010~1.012范圍內(nèi)，單體摩爾濃度為0.30～0.35mol/L，LiCl用量為1.6％，吡啶用量為2.5g/100ml NMP，反應(yīng)溫度為-5℃，反應(yīng)時(shí)間為60min，后期攪

3、拌速率為1500r/min。
　　紅外光譜測試表明，隨著第三單體的引入，-Cl的特征峰也隨之增強(qiáng)。熱失重測試表明，共聚體的熱性能隨著第三單體含量的增加出現(xiàn)一定程度的下降，但仍然保持了較高的熱失重溫度。溶解性測試從溶解性實(shí)驗(yàn)和溶解度參數(shù)理論兩方面證明了添加第三單體的改性 PPTA保留了PPTA剛性強(qiáng)、極性大、難溶于一般有機(jī)溶劑的特點(diǎn)。X-射線衍射測試結(jié)果表明了隨著-Cl結(jié)構(gòu)的引入，共聚物結(jié)晶度較二元PPTA相比出現(xiàn)下降，當(dāng)?shù)谌龁误w含

4、量為25mol%時(shí)，衍射峰的強(qiáng)度與結(jié)晶度最小，之后隨著第三單體含量的增加，衍射峰的強(qiáng)度與結(jié)晶度緩慢增大。凝膠滲透色譜（GPC）測試結(jié)果表明，添加35mol%左右的第三單體能夠顯著提高PPTA樹脂的分子量。共聚物薄膜的拉伸強(qiáng)度隨第三單體含量的增加出現(xiàn)先下降后上升的趨勢，而薄膜的韌性不斷提高。掃描電鏡圖可看出薄膜表面很致密，缺陷較少，且沒有孔洞的存在。
　　通過偏光顯微鏡觀測法發(fā)現(xiàn)，16%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是改性PPTA-H2SO4溶液出現(xiàn)液