PPTA浆液的配置及其纺丝性能探讨

以低黏度聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)为原料,工业浓硫酸为溶剂,采用干喷湿纺法制备对位芳纶,探讨了PPTA浆液的配制及其纺丝性能。结果表明:选择PPTA树脂比浓对数黏度(ηinh)为6.0 d L/g,浆液中PPTA质量分数为19.3%,对纺丝性能非常重要;控制PPTA树脂灰分含量小于100μg/g,浓硫酸中的杂质含量小于100μg/g,可以提高PPTA浆液的可纺性和纤维的强度;配浆螺杆温度分8区,设置温度前低后高,可以减少浆液的降解,浆液粘稠度均匀;配制的PPTA浆液在8 h内纺丝,所得纤维都有较高的断裂强度,大于18.3 c N/dtex。

PA66/Kevlar29纤维复合材料的力学性能研究

以PA66为基体,加入不同质量分数的Kevlar29纤维,制成PA66/Kevlar29纤维复合材料,并研究复合材料的力学性能。结果表明,加入Kevlar29纤维能起到增强作用,复合材料的拉伸强度、弯曲强度都增加。但是Kevlar29纤维具有很高的结晶度且表面光滑,其与PA66复合时,界面的钩锚作用较弱,界面结合强度较低,造成复合材料的冲击强度低于纯PA66材料的冲击强度。

聚合工艺参数对PPTA树脂黏度的影响

研究了对芳纶(PPTA)树脂在聚合过程中影响黏度的因素,采用CaCl 2/NMP复合溶剂,通过单因素实验得到PPTA树脂黏度最大时的工艺条件为:PPD∶TPC物质的量比1∶1.003,复合溶剂中水分130×10^-6,盐含量8.4%,双螺杆聚合反应器转速70 r/min;采用两次投料方式可有效减少PPTA树脂黏度值的波动。

PAA/PVA/坡缕石高吸水树脂的制备及性能研究

将聚乙烯醇(PVA)与聚丙烯酸(PAA)复合作为基体材料,采用水溶液聚合法制备了具有半互穿网络结构的高吸水树脂,同时引入孔隙率高、比表面积大、亲水性强的坡缕石作为填料进行改性,利用扫描电镜、红外光谱对树脂的结构进行了表征,并探讨了树脂的制备过程。考察了复合树脂的吸水倍率、室温和60℃时的保水率、吸盐性能。结果表明,多种因素如引发剂用量、交联剂用量、坡缕石含量、PVA用量都可以显著影响树脂的吸水倍率,确立了优化工艺条件为:引发剂质量分数为0.6%,交联剂质量分数为0.08%,坡缕石质量分数为4%,PVA质量分数为18%。此外,该树脂还具有良好的保水和吸盐能力。

PA6/活性炭复合粉体的制备及粉体性能研究

采用溶液沉淀法制备尼龙6(PA6)/活性炭复合粉体,并通过差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射仪(XRD)和激光粒度分析仪等对复合粉体的热性能、晶体结构和粒径等进行测试与分析。结果表明,活性炭的加入,能够实现对PA6/活性炭复合粉体粒径及其分布、烧结温度窗口和流动性能的调控;随活性炭含量的增加,复合粉体的熔点和结晶温度呈现先增后减的趋势;当活性炭含量为3%时,复合粉体粒径及其分布达到极小值、流动性能最优,有助于提高选择性激光烧结烧结件的质量。

对位芳纶生产中溶剂精制工艺的优化与控制

在聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维生产中,以N-甲基吡咯烷酮(NMP)和氯化钙(CaCl_2)的混合液为溶剂,溶剂精制系统是生产工艺流程中重要的操作单元,探讨了溶剂精制工艺中主要的控制参数,以及精制溶剂质量对PPTA黏度的影响。结果表明:通过对进料温度、真空度、精制塔釜温度、回流比等主要工艺参数的优化控制,得到的精制溶剂含水量小于等于120μg/g,CaCl_2质量分数为7%~8%,可以满足PPTA聚合反应要求。

对位芳纶NMP萃取工艺研究

采用氯仿(CHCl3)对NMP萃取,萃取过程中,通过加大CHCl3的使用量,增加萃取时间,多次萃取,提高NMP的浓度,控制萃取温度不超过45℃,均有利于提高萃取效率。而工业化中,CHCl3与母液质量比为4∶1,萃取时间60 min,萃取2次,母液的NMP浓度为40%,萃取温度25℃,更适合生产工艺。

对位芳纶树脂、纤维灰分的影响因素研究

主要研究了PPTA树脂、对位芳纶纤维灰分中的成分,发现它们之间存在的差异,了解工艺控制与设备腐蚀对PPTA树脂、纤维灰分的影响,针对灰分成分及来源对可纺性的影响进行研究。

对位芳纶/尼龙66的加工工艺对其力学性能的影响研究

由不同的加工工艺来研究对位芳纶/尼龙66(PPTA/PA66)复合材料的力学性能,结果表明:①随着PPTA纤维含量的增多,使用黏度较大的PA66基体进行复合时,PPTA/PA66复合材料的拉伸强度、弯曲强度都随之变大;对于冲击强度来说,PPTA纤维的加入,增加了其脆性,造成PPTA/PA66复合材料冲击强度不如原基体的冲击强度;②PPTA纤维含量在5%的情况下,当挤出机转速达到300r/min时材料的拉伸强度、冲击强度和弯曲强度出现极大值,此时的混合效果最理想;③较高的挤出温度有助于提高复合材料的拉伸强度和弯曲强度,对于冲击强度来说,PPTA/PA66复合材料冲击强度同样不如原基体的冲击强度;④PPTA纤维的长径比集中在65左右,芳纶纤维起到了增强效果。

复合溶剂NMP/CaCl_2热稳定性对PPTA树脂黏度的影响

研究了影响PPTA树脂比浓对数黏度的NMP/CaCl_2复合溶剂,NMP/CaCl_2复合溶剂的热稳定性直接影响PPTA树脂比浓对数黏度及相对分子质量分布,一般PPTA树脂黏度较高可以提高纺丝强度,PPTA树脂黏度平均提高一个单位对位芳纶纤维强度提高3～4 g/D,PPTA树脂相对分子质量分布较窄有利于纺丝的稳定。重点研究了复合溶剂的热稳定性对PPTA树脂黏度及相对分子质量分布的影响。

阻燃剂改性碳化硅制备尼龙6复合材料及其性能研究

通过硅烷偶联剂KH-560将三聚氰胺多聚磷酸盐(MPP)接枝在碳化硅(SiC)颗粒表面,将改性碳化硅(SiC-M)与尼龙6(PA6)熔融共混制备碳化硅改性PA6复合材料(PA6/SiC-M),分析SiC-M颗粒用量对复合材料阻燃性能、摩擦性能和力学性能的影响。结果表明:阻燃剂MPP成功接枝到SiC颗粒表面。当SiC-M的质量分数为10%,复合材料的达到UL94 V-0级别,极限氧指数达到29.8%。SiC-M质量分数为10%时,复合材料摩擦系数最大。当SiC-M的质量分数为4%,复合材料的弯曲强度达到285 MPa,拉伸强度达到51 MPa。SiC-M的加入可以提高复合材料的阻燃性、耐磨性能和力学性能。

羧甲基纤维素/聚丙烯酸/坡缕石高吸水树脂的制备和性能

高吸水性树脂具有优异的吸水及保水性能,但其成本较高不利于大规模应用。以羧甲基纤维素(CMC)为骨架,采用水溶液聚合法接枝聚丙烯酸(PAA),与坡缕石(PGS)复合,制备CMC/PAA/PGS高吸水树脂。通过红外光谱、扫描电镜等方式表征高吸水树脂。探究交联剂用量、引发剂用量、中和度、PGS用量等因素对高吸水树脂吸水倍率的影响,通过正交试验得出最佳制备条件。结果表明:当引发剂用量为0.45%、交联剂用量为0.11%、中和度为75%、PGS用量为8%,高吸水树脂的吸水倍率为617 g/g。最优条件下制备的吸水树脂室温放置72 h后,保水倍率为87.1%;而60℃下放置10 h后,高吸水树脂的保水倍率为24.7%,且具有良好的循环性能。将合成高分子和纤维素高分子基体结合,与无机填料复合是改善高吸水树脂性能的有效方法。