耐371℃ PMR型含异构联苯结构的聚酰亚胺树脂及复合材料

采用活性单体原位聚合方法,由2,3,3',4'-联苯四甲酸二乙酯为芳香族二酸二酯、对苯二胺与间苯二胺混合物为芳香族二胺、降冰片稀二甲酸单乙酯为反应性封端剂制备了系列PMR型聚酰亚胺树脂。研究了树脂的化学结构及其计算分子量等对其成型工艺性能和耐热性能的影响规律。以优选树脂体系为基体与碳纤维复合制备的碳纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料表现出优良的耐热性能与力学性能,室温下,弯曲强度为1 560 MPa,弯曲模量为137 GPa,层间剪切强度为56 MPa,在370℃的高温下,其力学性能保持率大于50%。

4-苯乙炔基苯胺封端聚酰亚胺树脂的合成与性能研究

使用4-苯乙炔基苯胺(4-PEA)作为反应性封端剂,和3,3′,4,4′-二苯醚四酸二酐(ODPA),3,3′,4,4′-联苯四酸二酐(BPDA),1,4-双(4′-氨基-2′-三氟甲基苯氧基)苯(BTPB)和3,4′-二氨基二苯醚(3,4-′ODA)反应合成了系列4-苯乙炔基苯基封端的聚酰亚胺低聚物,对低聚物的化学结构、热性能和熔体粘度以及固化后树脂的热性能等进行了研究.实验结果表明,低聚物均具有一定的结晶性,含有ODPA的聚酰亚胺低聚物较之含有BPDA的低聚物具有更低的熔体粘度,且出现最低熔体粘度的温度更低;固化后的树脂表现出良好的热性能,含有BPDA的树脂具有更高的玻璃化转变温度;系列低聚物中二胺单体的比例对于低聚物的熔体粘度和固化后树脂的热稳定性有一定影响.

尼龙6固相缩聚及结构性能研究

对萃取后的尼龙6切片进行了固相缩聚以提高其相对黏度(η_r),研究了不同反应时间和温度对增黏效果的影响。采用乌式黏度计、端基滴定法、热重分析法(TGA)、X射线衍射法(XRD)和毛细管流变仪对样品进行了测试。实验结果表明,尼龙6切片的热稳定性基本不变,切片所含晶型只有α单斜晶系,并未出现晶型的转变,出现了晶面的择优取向生长现象。在反应温度为190℃,反应时间为12h时,固相缩聚后的尼龙6切片相对黏度达到3.2,初始分解温度为412.3℃,最大分解温度为469.5℃,性能得到提高。

不同分子量双酐封端PEI的合成与表征

合成了4种不同相对分子质量的含双酚A醚结构的二酐封端聚醚酰亚胺树脂。并用乌氏黏度计、傅立叶变换红外光谱、差示扫描量热仪、热重分析和旋转流变仪表征其结构和性能。研究结果表明,树脂的相对分子量对其玻璃化转变温度、热性能和流变性能等均有影响。随树脂相对分子量的增加,树脂的玻璃化转变温度、5%失重的分解温度和700℃分解残留率都增大,而非牛顿指数n变小,更加接近非牛顿流体。所合成的聚醚酰亚胺树脂溶解性良好,显示出优良的可加工性和热性能。

聚酰胺6/聚醚酰亚胺合金的合成与表征

利用聚酰胺6（PA6）末端具有高反应性氨基官能团的特点,以自己合成的双酐封端聚醚酰亚胺对聚酰胺6进行共聚改性,合成PA6-PEI-PA6嵌段共聚物,对其热性能、结晶性能等进行了系统研究。研究结果表明：PEI与PA6发生了原位聚合。PEI的加入提高了PA6的热性能,而且在添加量在5%-10%时提高幅度比较大。PEI的加入并没有改变PA6的基本晶型,主要仍为α晶型,对PA6链段的规整性影响也不大。当PEI添加量比较少时,脆断界面比较平整;随着PEI在PA6中添加量的增加,当含量为20%时,脆断界面变粗糙,合金材料综合性能降低。

我国先进纤维材料产业发展战略研究

我国化学纤维产量居全球首位,是国民经济支柱产业,当前化学纤维产业发展仍存在突出问题,亟需加快提升先进纤维材料产业的发展,带动化学纤维产业和纺织行业的高质量发展。本文围绕化学纤维中的差别化功能纤维、高性能纤维、生物基纤维三类先进纤维材料,分析了我国先进纤维材料的发展现状、面临挑战以及发展趋势。在此基础上,面向未来需求,凝练了我国先进纤维材料产业今后发展的重点任务为突破关键核心技术形成标志性产品、提升智能制造水平、加强自主创新能力建设、加强科技人才队伍建设。本文从加强产业发展战略研究、完善产业科技创新体系建设、加强科学技术的支撑与引领作用、支持骨干企业国际化以及统筹发展等方面提出了发展建议,以期为推动我国纤维材料产业高质量发展提供理论参考。

支化聚酰胺6的制备与性能研究

本文采用赖氨酸作为多官能团支化单体与己内酰胺原位聚合制备了支化聚酰胺6切片,考察了聚合时间、支化单体添加量对聚酰胺6切片性能的影响,并用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射法(XRD)、热重分析法(TGA)和毛细管流变仪表征了支化与线性聚酰胺6的性能差异。研究结果表明,随着支化单体添加量的增加,聚酰胺6的相对粘度呈增加趋势。支化单体对己内酰胺聚合的转化率没有明显影响。和线性聚酰胺6相比,支化聚酰胺6的结晶温度、结晶度均有下降,表现出更加显著的剪切变稀现象。

尼龙612及其共聚物流变性能的研究

采用毛细管流变仪对尼龙612/6(PA612/6)共聚物的流变性能进行了研究,并与PA612进行比较。结果表明:PA612/6共聚物和PA612熔体均为剪切变稀的假塑性非牛顿流体,在相同温度和剪切速率下,PA612/6共聚物熔体的表观黏度均小于PA612的;在温度为240℃时其非牛顿指数分别为0.749,0.748;随着温度的升高,两者熔体的表观黏度和稠度系数均逐渐下降,非牛顿指数逐渐增大;PA612/6共聚物和PA612熔体的黏流活化能随剪切速率的增大先增大后减小,在剪切速率为115s-1左右时,两者的黏流活化能达到最大,分别为61.49,61.27kJ/mol,此时熔体的表观黏度对温度的敏感性最强。

聚酰胺6-聚醚胺共聚物的制备与表征

本文以聚醚胺、己内酰胺、己二酸、脱盐水为原料按照一定配比在聚合釜上合成了聚酰胺6-聚醚胺共聚物,并用核磁共振仪(1HNMR)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射法(XRD)、热重分析法(TGA)、毛细管流变仪等表征了其结构和性能。

尼龙612及其共聚物聚合反应动力学

使用自制的聚合装置对尼龙612及尼龙612/6共聚物的聚合反应动力学进行研究,聚合时间为80^200min,温度分别为230、240、250℃。结果表明:尼龙612在聚合过程中符合二级反应动力学,在上述3种反应温度下,聚合反应速率常数分别为0.0194、0.0247、0.0312kg/(mol·min),聚合反应活化能为49.10kJ/mol;尼龙612/6共聚物的聚合反应级数为三级,3种反应温度下聚合反应速率常数依次为0.7751、0.7822、0.7901kg^2/(mol^2·min),反应活化能为2.10kJ/mol;在常压恒温聚合阶段,己内酰胺的加入使得尼龙612/6共聚物具有更高的转化率,此时酸催化反应占据优势。

支化聚酰胺6切片等温结晶动力学

通过DSC研究了支化和线性聚酰胺6的等温结晶行为,利用Avrami方程、Arrhenius理论描述了支化和线性聚酰胺6的等温结晶过程。结果表明:测得Avrami指数均在2~3之间;支化聚酰胺6的结晶活化能要小于线性聚酰胺6,支化聚酰胺6的结晶速率和结晶能力要比线性聚酰胺6低,说明赖氨酸支化单体的添加,破坏了聚合物分子链的规整性,增加了分子链间的缠结,影响链段结晶,在相同的结晶温度下熔体转化为晶体结构所需热能更多,更不易结晶;支化和线性聚酰胺6的力学性能差距不大,说明赖氨酸单体改性的支化聚酰胺6在注塑加工中材料力学性能并未发生显著损失。

尼龙612/6共聚物热降解动力学的研究

使用热重分析仪研究了尼龙612/6共聚物在氮气氛围中不同升温速率下的热降解动力学,结果表明:尼龙612/6共聚物在N2中的热降解过程为一步反应,降解温度随升温速率的增大而线性升高。其特征热降解温度Tf^0=478.09℃、Tp^0=467.10℃、平衡降解温度T0^0=445.17℃。通过Kissinger方程、Flynn-Wall-Ozawa方程求得热降解反应的活化能分别为238.86、225.46 kJ/mol;指前因子lnA=31.20;使用Coats-Redfern方程计算得出不同升温速率下平均热降解活化能为228.36 kJ/mol,指前因子lnA为28.65,其接近于R2分解机理并证明了尼龙612/6的热降解过程为球形生长,相边界反应,减速型降解曲线。

尼龙612/6共聚物的表征与非等温结晶动力学研究

以尼龙612盐和己内酰胺为原料,采用熔融聚合的方法合成了尼龙612/6共聚物,采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、核磁共振氢谱仪(1HNMR)、偏光显微镜(PLM)对其相关结构进行表征,并分别用Jeziorny修正的Avrami方程、Ozawa方程、莫志深法进行非等温结晶动力学分析。结果表明:尼龙612结晶过程为二次成核,成核后沿着晶核二维盘状生长;而尼龙612/6共聚物的结晶过程为一次均相成核,晶核形成后沿晶核二维盘状与三维球状生长;莫志深法分析结果对应参数a基本保持一致,说明Avrami指数n与Ozawa指数m之间确实存在一定的数量关系,F(T)的变化表明,要在单位时间内达到更高的结晶度需提高降温速率,同时相同结晶度下尼龙612的结晶速率远大于尼龙612/6共聚物;采用Kissinger方程计算得出尼龙612及其共聚物的非等温结晶活化能ΔE分别为-433.29 kJ/mol、-94.12 kJ/mol。

高韧尼龙612/6共聚物材料的制备与等温结晶分析

利用5L聚合釜,采用熔融聚合的方法合成了尼龙612/6共聚物,探究不同质量分数的己内酰胺(CPL)对尼龙612/6共聚物材料力学性能的影响,并通过端基滴定、切片含水率和X射线衍射(XRD)分析CPL添加量对尼龙612/6共聚物力学性能影响的原因;确定CPL的质贵分数为]5%时,尼龙612/6共聚物能够获得较佳的综合力学性能,与尼龙612相比,缺口冲击性能提高113%,断裂伸长率提高127%,拉伸强度下降 8%,弯曲强度下降28%;对尼龙612和质貴分数为15%CPL的尼龙612/6共聚物的等温结晶行为进行了研究,利用Avrami方程分析得出,Avrami指数n分别在2.02∽2.53和2. 23∽2.38之间,尼龙612和尼龙612/6共聚物的等温结晶过程均为二次成核,成核后沿着晶核二维盘状生长;利用Arrhenius方程求出两者的等温结晶活化能△E分别为-756. 38kJ/mol和-115. 09kJ/mol。