聚酰亞胺纖維的研制.pdf

1、聚酰亞胺纖維具有其它高性能纖維所無(wú)法比擬的優(yōu)異的耐熱性能和耐輻照性能，是航空航天首選的材料之一，也是高溫介質(zhì)及放射性物質(zhì)的過(guò)濾材料。主要應(yīng)用在原子能工業(yè)、航空航天和軍事等重要領(lǐng)域。本文采用均苯四酸二酐（PMDA）和4，4'—二氨基二苯醚（ODA）作為單體，N，N—二甲基乙酰胺（DMAc）為溶劑，合成出聚酰亞胺的前驅(qū)體聚酰胺酸，采用濕法紡絲制成聚酰胺酸纖維，然后經(jīng)過(guò)化學(xué)環(huán)化或高溫環(huán)化制成聚酰亞胺纖維。 制備高性能聚酰亞胺纖維的首要

2、任務(wù)是制備出性能優(yōu)良的前驅(qū)體聚酰胺酸溶液。論文研究了反應(yīng)溫度、時(shí)間、原料配比、溶劑含水率和總固含量等因素對(duì)所得聚酰胺酸特性粘度的影響。研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度和原料配比對(duì)聚酰胺酸的特性粘度影響很大，合適的反應(yīng)溫度為0℃～5℃，添加原料PMDA應(yīng)該稍過(guò)量，以使實(shí)際反應(yīng)體系中PMDA與ODA的摩爾比達(dá)到1：1；隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，聚酰胺酸的特性粘度起初變化緩慢，在全部單體溶解之后迅速上升，隨后上升趨于平穩(wěn)；溶劑含水率對(duì)產(chǎn)物的特性粘度影響很大，含水越

3、少，產(chǎn)物特性粘度越高；在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，聚酰胺酸特性粘度隨固含量的升高而先增加，后減少；總固含量越大，溶液表觀粘度越高，其成纖性能越好；環(huán)化所得聚酰亞胺的力學(xué)性能優(yōu)于聚酰胺酸。 本文探討了合成的聚酰胺酸溶液的流變性能、凝固性能和存儲(chǔ)穩(wěn)定性能。研究發(fā)現(xiàn)，聚酰胺酸溶液是切力變稀的非牛頓流體，具有和大部分高分子溶液相似的流變性能。溶液的臨界剪切速率、非牛頓指數(shù)、表觀粘度和結(jié)構(gòu)粘度指數(shù)等均與溶液溫度、濃度和聚酰胺酸的特性粘度有密切聯(lián)系

4、；聚酰胺酸溶液在存儲(chǔ)過(guò)程中易降解，最佳存貯條件應(yīng)為低溫并隔絕水分；聚酰胺酸溶液的凝固比較緩和，在DMAC—H2O體系中產(chǎn)生凝固時(shí)的溶劑臨界濃度只有66％左右。 論文對(duì)所制得的聚酰胺酸溶液進(jìn)行了模擬紡絲。研究發(fā)現(xiàn)，聚酰胺酸的特性粘度和溶液濃度對(duì)聚酰胺酸的紡絲性能有較大影響。凝固的條件對(duì)初生纖維的力學(xué)性能有著決定作用，緩和的凝固條件有利于得到結(jié)構(gòu)致密的初生纖維，從而使最終聚酰亞胺纖維的力學(xué)性能提高。通過(guò)對(duì)凝固浴的選擇和調(diào)節(jié)凝固浴濃度

5、、凝固長(zhǎng)度、濕拉伸倍數(shù)，可以優(yōu)化聚酰胺酸的紡絲工藝，制得性能優(yōu)良的聚酰胺酸纖維。通過(guò)化學(xué)環(huán)化、熱環(huán)化可使聚酰胺酸纖維發(fā)生酰亞胺反應(yīng)，從而轉(zhuǎn)變?yōu)榫埘啺防w維，最終通過(guò)干熱拉伸得到高性能的聚酰亞胺纖維。 論文最后通過(guò)紅外掃描、熱失重分析、差示掃描量熱法和熱機(jī)械分析等測(cè)試手段，研究了聚酰胺酸纖維和不同環(huán)化條件所得聚酰亞胺纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其熱穩(wěn)定性能，采用Friedman方法分析了聚酰胺酸纖維的酰亞胺化動(dòng)力學(xué)和聚酰亞胺纖維的熱分解動(dòng)力學(xué)