聚酰亚胺纤维的研制

《聚酰亚胺纤维的研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、聚酰亚胺纤维的研制摘要聚酰亚胺纤维具有其它高性能纤维所无法比拟的优异的耐热性能和耐辐照性能，是航空航天首选的材料之一，也是高温介质及放射性物质的过滤材料。主要应用在原子能工业、航空航天和军事等重要领域。本文采用均苯四酸二酐(PMDA)矛I]4，4'--氨基二苯醚(ODA)作为单体，N，N一二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂，合成出聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸，采用湿法纺丝制成聚酰胺酸纤维，然后经过化学环化或高温环化制成聚酰亚胺纤维。制备高性能聚酰亚胺纤维的首要任务是制各出性能优良的前驱体聚酰胺酸溶液。论文研究了反应温度、时间、原料配比、溶

2、剂含水率和总固含量等因素对所得聚酰胺酸特性粘度的影响。研究发现，反应温度和原料配比对聚酰胺酸的特性粘度影响很大，合适的反应温度为0。C～5℃，添加原料PMDA应该稍过量，以使实际反应体系中PMDA与ODA的摩尔比达到1：1；随反应时间的延长，聚酰胺酸的特性粘度起初变化缓慢，在全部单体溶解之后迅速上升，随后上升趋于平稳；溶剂含水率对产物的特性粘度影响很大，含水越少，产物特性粘度越高：在相同的实验条件下，聚酰胺酸特性粘度随固含量的升高而先增加，后减少；总固含量越大，溶液表观粘度越高，其成纤性能越好；环化所得聚酰亚胺的力学性能优于聚酰胺

3、酸。本文探讨了合成的聚酰胺酸溶液的流变性能、凝固性能和存储稳定性能。研究发现，聚酰胺酸溶液是切力变稀的非牛顿流体，具有和大部分高分子溶液相似的流变性能。溶液的临界剪切速率、非牛顿指数、表观粘度和结构粘度指数等均与溶液温度、浓度和聚酰胺酸的特性粘度有密切联系；聚酰胺酸溶液在存储过程中易降解，最佳存贮条件应为低温并隔绝水分；聚酰胺酸溶液的凝固比较缓和，在DMAC—H20体系中产生凝固时的溶剂临界浓度只有66％左右。论文对所制得的聚酰胺酸溶液进行了模拟纺丝。研究发现，聚酰胺酸的特性粘度和溶液浓度对聚酰胺酸的纺丝性能有较大影响。凝固的条件

4、对初生纤维的力学性能有着决定作用，缓和的凝固条件有利于得到结构致密的初生纤维，从而使最终聚酰亚胺纤维的力学性能提高。通过对凝固浴的选择和调节凝固浴浓度、凝固长度、湿拉伸倍数，可以优化聚酰胺酸的纺丝工艺，制得性能优良的聚酰胺酸纤维。通过化学环化、热环化可使聚酰胺酸纤维发生酰亚胺反应，从而转变为聚酰亚胺纤维，最终通过干热拉伸得到高性能的聚酰亚胺纤维。论文最后通过红外扫描、热失重分析、差示扫描量热法和热机械分析等测试手段，研究了聚酰胺酸纤维和不同环化条件所得聚酰亚胺纤维的化学结构及其热稳定性能，采用Friedman方法分析了聚酰胺酸纤维

5、的酰亚胺化动力学和聚酰亚胺纤维的热分解动力学，得到了聚酰胺酸纤维脱水环化的温度范围和聚酰亚胺纤维的变形温度和分解温度。证明了聚酰亚胺纤维具有优良的耐热性能。本论文的创新点是：(1)经过优化纺丝工艺，制得聚酰亚胺纤维的断裂强度为1．01cN／dtex，断裂拉伸率为64．5％。(2)借用Friedman方法计算出了聚酰胺酸的酰亚胺化活化能。关键词：聚酰胺酸，特性粘度，环化，聚酰亚胺纤维，热性能STUDYONTHEPREPARATIONOFPOLYIMIDEFIBERSABSTRACTPolyimidefiberisakindofhig

6、hperformancefiber．Comparedwithotherfibers，ithashigherthermalstabilityandbetterresistancetoradiation．Soitispromisingtobeusedunderrigorouscircumstancessuchasatomicenergyindustry,spaceindustry，militaryfieldandSOon．Inthispaper，akindofpoly(amicacid)(PAA)issynthesizedbysolu

7、tionpolycondensationinthesolventofN，N-dimethylacetamide(DMAc)，fromthemonomerofpyromelliticdianhydride(PMDA)and4,4'-diaminodiphenyl(ODA)．PAAas—spunfibersarepreparedbywet．spinning，thenPAAfibersareimidizedbychemicaltreatmentorthermaltreatmentandbecomepolyimidefibers．Thep

8、reparationofhighmolecularweightPAAisthechieftasktoobtainhi曲performancepolyimidefiber．TheinherentviscosityofPAAismeasuredasth