不同溶剂体系下含氯对位芳香族聚酰胺的合成及纺丝性能研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:guizhong1121
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
对位芳香族聚酰胺纤维具有优异的力学性能、热稳定性及化学稳定性等特性。但对于刚性链的芳香族聚酰胺,它们的溶解性相对比较差。如聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)只能溶解在浓硫酸类强极性溶剂中,这对纺丝工艺及设备都有较高的要求,不利于工业化生产。本研究通过向PPTA分子主链上引入氯取代侧基来改善其溶解性,采用低温溶液缩聚法得到了含氯对位芳香族聚酰胺(Cl-PPTA)溶液,研究了溶液的流变性能,采用一步法对制备的溶液进行湿法纺丝制备了Cl-PPTA纤维,研究了制得纤维的结构性能,并与成品PPTA纤维进行了比较。首先,本论文首先研究了N-甲基吡咯烷酮(NMP)/助溶剂(LiCl或CaCl2)体系中邻氯对苯二胺(Cl-PPD)与对苯二甲酰氯(TPC)的低温溶液聚合工艺。通过考察单体摩尔浓度、初始反应温度、助溶剂含量、单体摩尔配比、反应时间等聚合条件对Cl-PPTA比浓对数黏度(inh)的影响,获得了不同溶剂体系下Cl-PPTA低温溶液聚合的最佳工艺为:NMP/CaCl2体系中Cl-PPD单体摩尔浓度为0.35mol/L,初始反应温度为-5℃,TPC与Cl-PPD摩尔比1.001,CaCl2质量分数4%,反应时间为20min;NMP/LiCl体系中Cl-PPD单体摩尔浓度为0.25mol/L,初始反应温度为-15~-8℃,TPC与Cl-PPD摩尔比1.001,LiCl质量分数为3~4wt%,反应时间为30min。相对于NMP/CaCl2体系,NMP/LiCl体系更易获得相对分子质量较高的Cl-PPTA,最佳条件下制得Cl-PPTA的比浓对数黏度达2.38dL/g。通过红外光谱分析表征了制得聚合体的化学结构发现Cl-PPTA谱图中除存在氯取代基的特征吸收峰之外,其余特征峰与成品PPTA纤维完全一致,说明合成出了目标聚合物Cl-PPTA。其次,本论文研究了制得Cl-PPTA溶液的稳态和动态流变特性,探讨了溶液温度、聚合物浓度和相对分子质量对溶液表观黏度、储能模量、损耗模量和损耗角正切等的影响,并拟合得到了溶液非牛顿指数、黏流活化能和凝胶点等参数。结果表明:Cl-PPTA溶液均为假塑性流体,表现出切力变稀现象,溶液黏度随温度的升高而下降,随溶液浓度或Cl-PPTA相对分子质量的增大而增大;溶液非牛顿指数n随溶液温度的升高而增大,随溶液浓度或聚合体相对分子质量的增大而减小。相对于NMP/LiCl体系,NMP/CaCl2体系Cl-PPTA溶液的非牛顿特性受温度影响相对更明显,并且其黏流活化能也较高,且随着剪切速率的变化较明显。另外Cl-PPTA溶液的G和G均随着溶液浓度或Cl-PPTA相对分子质量的增大而增加,随温度的升高而减小;而tan变化趋势则反之。同时随着溶液温度的升高,Cl-PPTA溶液的凝胶点向高角频率方向移动。而且NMP/CaCl2体系凝胶点在相对较高温度变化不大,NMP/LiCl体系则在相对较低温度下变化不大。最后,直接采用一步法制得的Cl-PPTA溶液通过湿法纺丝制备出了Cl-PPTA纤维。利用扫描电子显微镜(SEM)、纤维强伸度测试、声速取向、X-射线衍射(XRD)、热失重分析(TGA)、极限氧指数(LOI)测定等对制得纤维的结构性能进行了表征。结果表明:相对于NMP/CaCl2体系,NMP/LiCl体系下所制得的纤维结构更致密,表面更光滑,并且纤维力学性能也更优异。高温张紧热处理后,两纤维声速取向增大,结晶度提高,纤维力学性能得到提高。另外,所制得的Cl-PPTA纤维耐热性能和阻燃性能得到较大提高,在400℃之前两种Cl-PPTA初生纤维的热分解失重率均低于成品PPTA纤维;NMP/CaCl2和NMP/LiCl体系所制得的Cl-PPTA纤维其LOI分别相对于成品PPTA纤维提高了31.4%和37.9%。
其他文献
分离式热管是在普通热管技术的基础上为了一些特殊用途发展而来的一种高效传热技术。分离式热管与传统热管的不同之处在于分离式热管的蒸发段和冷凝段分开布置,通过管道连接
<正>今人多颂生命力、魅力、能力等,极少单单涉论一"力"字①。时至今日,即便是最惜字如金的诗人,也很难用单字尽表心意,更不必说须用大量语言谋篇布局、铺栈设道的小说写作人
黄独峰既有深厚的传统功夫、坚实的造型能力,又吸收西画有益元素,涉猎面广,还有扎实的书法功底。他的作品可以用多、准、活、厚、艳、雅几个字来概括。
功能高分子材料是高分子材料科学领域发展最为迅速,与其他科学领域交叉度最高的一个研究领域。其独特的物理性质以及本身的结构特征,成为研究人员研究的重点对象,如介孔高分
儿童图书馆及相关技术、产品、服务不断发展的今天,忽视儿童权利、漠视儿童话语权的现象仍层出不穷,严重影响图书馆儿童用户体验。因此,本文提出让儿童成为自己图书馆的评价
包装设计是平面设计范畴中最具有综合性、商业气息十分浓厚的一项,包装就相当于一个媒介连接着设计师与消费者,丰富多样的商品在货架上销售,而能够第一时间引起注意的是商品的包装,其次是内容;在包装中最具有视觉冲击力的是包装的色彩。第一章主要介绍了本篇论文的选题意义与背景。金帝巧克力是国产巧克力的品牌,近年来的销售业绩逐渐下滑,分析原因;其中包装缺少特色是一主要原因,所以本篇论文以金帝巧克力为主题,通过色彩
黄独峰先生在艺术上悟性很高,造诣很高,他的书法和绘画都达到了一个历史的高度,水平高于与他同代的名声比他大的画家。遗憾的是,由于历史原因,社会对他的了解、认识和推介也远远不
针剂和口服液在生产的过程中可能引入纤毛、玻璃屑、炭化块、橡胶等异物,这些异物微粒进入人体后会产生严重的危害,国内药厂普遍采用人工目视的办法对安瓿瓶进行检测,效率低下,结
目的 :了解复方五矾溶液膀胱灌注前后膀胱粘膜及肿瘤组织的超微结构改变 ,探讨其预防肿瘤术后复发的应用前景。 方法 :对 4例非肿瘤膀胱手术患者和 6例膀胱移行上皮肿瘤患者
赤峰市大型跨季节蓄热(STES)式太阳能工业废热(IWH)集中供热系统示范项目是一种利用可再生能源及工业废热为城区供热的新尝试,项目将处于不同温度品位的能源整合,在供热终端