聚酰亞胺纖維形貌及性能的研究.pdf

1、聚酰亞胺纖維因其特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)而集高強(qiáng)高模，優(yōu)異的熱穩(wěn)定性以及耐化學(xué)腐蝕和耐輻射等優(yōu)異性能于一身，因此它也被廣泛的應(yīng)用于電子、微電子、軍工、原子能工業(yè)、航空航天和民用領(lǐng)域，受到世界各國(guó)尤其是科技發(fā)達(dá)國(guó)家的關(guān)注，越來(lái)越多的科學(xué)工作者開(kāi)始重視對(duì)聚酰亞胺纖維的研究。本論文采用兩步法工藝制備出高性能的聚酰亞胺纖維，對(duì)纖維的機(jī)械性能、熱性能和表面斷面形貌進(jìn)行了表征，考察了在纖維制備過(guò)程中各種因素對(duì)纖維最終性能以及形貌的影響，并探討了相關(guān)機(jī)理。第一

2、步，采用均苯四甲酸二酐(PMDA)和4，4’-二氨基二苯醚(4，4’-ODA)作為反應(yīng)單體，在非質(zhì)子極性溶劑N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中進(jìn)行低溫縮合聚合生成聚酰亞胺(PI)的前驅(qū)體聚酰胺酸(PAA);第二步，通過(guò)濕法紡絲技術(shù)制備出聚酰胺酸纖維，并采用階梯式熱處理工藝對(duì)得到的聚酰胺酸纖維進(jìn)行熱酰亞胺化處理，通過(guò)調(diào)整凝固浴的種類、溫度、濃度、阱深長(zhǎng)度以及環(huán)化溫度等工藝參數(shù)最終得到高性能，形貌完整的聚酰亞胺纖維。
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3、研究了阱深長(zhǎng)度，凝固浴溫度及濃度對(duì)PI纖維形貌和性能的影響。結(jié)果表明:阱深是紡絲原液進(jìn)入凝固浴形成初生纖維所必須經(jīng)歷的路徑，在這一部分纖維束的流動(dòng)方向與紡絲液進(jìn)入凝固浴的方向以及重力方向一致，橫截面方向上受到的外力較為均勻，使得纖維在成型過(guò)程中橫截面形狀可以保持均勻，所以這一部分的長(zhǎng)度對(duì)纖維橫截面的形狀的形成影響很大。一般在制備聚酰亞胺纖維的過(guò)程中，阱深長(zhǎng)度控制在50cm左右是比較理想的;凝固速度的快慢是影響纖維橫截面形貌和機(jī)械性能的主

4、要因素，因此凝固浴的溫度和濃度對(duì)纖維的形貌及性能有很大影響;凝固速度太快容易導(dǎo)致纖維內(nèi)部孔洞，降低纖維的力學(xué)性能;凝固速度太慢初生纖維芯部凝固不完全，結(jié)構(gòu)不密實(shí)，溶劑含量較高，會(huì)嚴(yán)重影響酰亞胺化后的PI纖維性能。在合理的范圍內(nèi)，凝固浴濃度越大，溫度越高，PAA橫截面形貌越完整，芯部較為密實(shí)。阱深長(zhǎng)度為50cm，凝固浴溫度控制在40℃，凝固浴濃度3％時(shí)，PI纖維的形貌較為完整，力學(xué)性能比較優(yōu)異，強(qiáng)度可以達(dá)到5.23cN/dtex，模量為8