酚醛纤维对芳氧基聚磷腈绝热层的性能影响研究

由于酚醛纤维具有优异的阻燃、耐烧蚀、隔热性能,研究酰胺改性剂处理后的酚醛纤维的性能,以及三种规格酚醛纤维(Pf-10、Pf-15和Pf-20)增强的芳氧基聚磷腈(PDPP)和三元乙丙(EPDM)绝热材料。结果表明,酰胺结构含量对酚醛纤维力学性能具有显著影响,Pf-15力学强度最优,为290.2MPa,伸长率为5.8%。不同结构的酚醛纤维增强PDPP的力学性能影响接近,PDPP/Pf-15材料的力学强度达8.6MPa,伸长率204%;同时,EPDM对纤维结构的选择性差异较大,Pf-15纤维补强的效果最优,拉伸强度可达16.1MPa。而随着酰胺含量的提高,酚醛纤维复合的芳氧基聚磷腈和三元乙丙绝热材料的线性烧蚀率均逐渐下降,PDPP/Pf-20和EPDM/Pf-20的线烧蚀率最低分别为0.0284mm/s和0.0156mm/s。对比烧蚀层形貌发现,PDPP/Pf比EPDM/Pf形成的绝热层炭层更坚固、结构更完整。

固相聚合对萘环液晶聚芳酯结构与性能的影响

为解决液晶聚芳酯熔融缩聚反应后期由于反应温度和熔体黏度过高导致的降解交联副反应以及成形加工困难等问题,以6-羟基-2-萘甲酸(HNA)、2,6-萘二羧酸(NDA)、对苯二甲酸(TA)、4,4'-二羟基联苯(BP)为原料,采用原位一锅熔融聚合法制备了低分子量萘环热致液晶聚芳酯,并对其进行固相聚合。通过差示扫描量热仪、热重分析仪、偏光显微镜、X射线衍射和熔融指数仪对固相聚合后的液晶聚芳酯结构与性能进行了测试。结果表明,液晶聚芳酯的熔融温度和结晶度受聚合时间和温度的影响较大,呈现出先增加后降低的变化趋势,但并不会改变聚芳酯的晶体结构,同样属于正交晶型。此外,固相聚合在温度305℃下反应12 h,液晶聚芳酯热学和结晶性能得到明显改善;高于此时间和温度时聚芳酯的熔点开始降低,热降解反应开始进行,热稳定性和结晶性能下降。

含酮羰基热固性液晶聚芳酯的设计合成与性能

液晶聚芳酯(LCPs)具有优异的热稳定性和力学性能,被广泛应用于航空航天、电子工业等前沿领域,但LCPs面临高熔点(t_(m)>350℃)所带来的加工难题。利用活性端基苯炔基封端LCPs主链,在不破坏液晶性的基础上有效调控分子量并降低聚合物熔点,获得综合性能优异的液晶聚芳酯固化物(LCTs);调控的主链结构可进一步调控LCTs的热学性能。通过一步熔融缩聚法合成由对羟基苯甲酸(HBA)、对苯二甲酸(TA)、对苯二酚(HQ)、4,4'-二羟基二苯甲酮(DHBP)和2,6-萘二甲酸(NDA)构成主链并由苯炔基封端的LCTs。为进一步研究酮羰基与LCTs热学性能的关系,调节HQ与DHBP的比例合成一系列LCTs。结果表明:制得的LCTs均具有高热稳定性(t_(d,5%)>470℃)、典型向列相液晶纹影织构与取向微纤形貌;酮羰基的引入影响分子链的规整度及软硬段比例,随着酮羰基含量增多,LCTs的玻璃化转变温度降低。

杂萘联苯聚芳醚酮表面水凝胶涂层的制备及其抗菌性能

在杂萘联苯聚芳醚酮(PPEK)与银粉掺杂制备的复合材料表面造孔后,采用银离子催化表面自由基聚合法制备聚丙烯酸/丙烯酰胺水凝胶涂层。通过傅里叶变换红外光谱仪、钨灯丝扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪等对水凝胶涂层的结构与性能进行表征,并研究水凝胶涂层改性PPEK的抑菌作用及其细胞相容性。结果表明:PPEK表面造孔后,涂层与基体材料的结合能从185.83 J/m^(2)提高到926.26 J/m^(2);该水凝胶涂层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率达到95%以上,且无细胞毒性,扩大了PPEK在医疗卫生领域的应用。

磺化聚乙烯醇/侧链磺化聚芳醚酮交联复合膜的制备与性能

通过溶液共混热处理方法,制备了磺化聚乙烯醇(SPVA)含量不同的SPVA/侧链磺化聚芳醚酮交联复合膜(Cr-SSPxx)。交联网络结构有效增强了交联复合膜的力学性能、热稳定性、氧化稳定性及尺寸稳定性,扫描电镜显示,交联复合膜呈现了更好的相容性和均一性。随交联度增加,交联复合膜的溶胀率呈现明显下降趋势,在25℃和80℃时,Cr-SSP30膜的溶胀率分别仅有3.7%和7.6%。由于SPVA对醇有阻碍作用,以及交联网络结构增加了膜的致密性,故该系列Cr-SSPxx膜展现出非常优秀的阻醇性能,交联复合膜的甲醇渗透率明显低于纯S-SPAEK膜和磺化聚乙烯醇/侧链型磺化聚芳醚酮复合膜,Cr-SSP30膜的甲醇渗透率仅为9.4×10^(-8) cm^(2)/s。虽然与磺化聚乙烯醇/侧链型磺化聚芳醚酮复合膜相比,交联复合膜的质子传导率有所降低,但由于独特的侧链磺化结构能够促进质子传导,质子传导率最低的Cr-SSP30膜的传导率在25℃和80℃时也都分别达到了0.034 S/cm和0.065 S/cm,同时表现出了更高的质子选择性,能够满足直接甲醇燃料电池(DMFC)的使用要求,有望在DMFC中得到应用。

酚酞聚芳醚腈酮/氮化硼导热复合材料的制备与性能

以酚酞基聚芳醚腈酮(PEK-CN)为基体树脂,氮化硼(BN)为导热填料,采用粉末共混法和高温模压法制备了PEK-CN/BN导热复合材料,探究了BN粒径大小及粒径复配对PEK-CN/BN复合材料导热性能和热力学性能的影响。BN的添加能有效提升PEK-CN/BN复合材料的导热性能,当BN质量分数为30%时,复合材料的导热系数随BN粒径的增大呈现先减小后增大的趋势。当BN粒径为20μm时,导热系数达到最大值0.708 W/(m·K),较纯PEK-CN提高约83.3%。将粒径为10和2.6μm的BN按照质量配比3∶2制备的复合材料,其导热系数的最大值为0.961 W/(m·K),是纯PEK-CN导热系数的3.83倍,复合材料的导热性能得到显著增强。

磺化聚苯乙烯/侧链交联型磺化聚芳醚酮砜复合质子交换膜的制备与性能

如何平衡质子交换膜(PEM)的吸水性与尺寸稳定性及质子传导与甲醇渗透之间的关系一直是PEM材料的研究热点.本文通过直接缩聚法合成了含有丙烯基的聚芳醚酮砜共聚物(PAEKS),利用自由基接枝反应将磺化聚苯乙烯(SPS)和苯乙烯磺酸钠通过丙烯基引入到PAEKS中,制备了一系列磺化聚苯乙烯/侧链交联型磺化聚芳醚酮砜交联复合膜cr-SPAEKS-x(其中x代表复合膜中磺酸基团的含量),利用核磁共振波谱及红外光谱对其进行了表征.由扫描电子显微镜照片可见,SPS和苯乙烯磺酸钠在交联复合膜中分布非常均匀,没有发生任何分相现象.交联网络结构的形成提高了膜的热稳定性、氧化稳定性及力学性能.同时其独特的亲/疏水相分离结构和交联网络结构也有效提高了交联复合膜的尺寸稳定性和阻醇性能,80℃时磺酸基团含量最高的cr-SPAEKS-120%膜在高达63.5%的吸水率下溶胀率仅为20.1%,甲醇渗透系数最高为3.47×10^(-7) cm^(2)/s,远低于Nafion117的23.80×10^(-7) cm^(2)/s.独特的链结构形成的亲/疏水相分离结构使得该系列膜具有较好的质子传导性能,cr-SPAEKS-120%膜在20和80℃下的质子传导率分别达到0.043和0.113 S/cm,可见该系列交联复合膜在直接甲醇燃料电池中具有良好的应用前景.

氯甲基化杂萘联苯聚芳醚酮的热交联及性能

对杂萘联苯聚芳醚酮(PPEK)进行氯甲基化改性,得到一系列不同氯甲基化程度(DCM)的氯甲基化杂萘联苯聚芳醚酮(CMPPEK),以三氯化铝为催化剂,采用热交联的方式制备得到TMPPEK耐溶剂膜,考察了热处理温度和DCM对TMPPEK膜结构和性能的影响。结果表明,随着热处理温度和DCM的增加,膜交联程度增加,耐溶剂性能逐渐增强,同时热稳定性也有所提高;当热处理温度为120℃时,膜在N-甲基吡咯烷酮、乙醇和四氢呋喃等有机溶剂中的凝胶含量介于90%~99%;当DCM在2.34 mmol/g以上时,膜在N,N-二甲基乙酰胺等有机溶剂中的凝胶含量高于90%,表明TMPPEK膜具有优异的耐溶剂性。

高耐热聚芳醚酮固化邻苯二甲腈树脂

以4-(4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮、4,4’-二氟二苯甲酮和4-氨基苯酚为原料,通过两步一锅法合成了一种新型的氨基封端杂萘联苯聚芳醚酮(A-PPEK),采用差示扫描量热法(DSC)探究了其对间苯二酚基邻苯二甲腈(DPPH)的固化性能。相比于常用的芳香二胺固化剂4,4’-二氨基二苯砜(DDS),A-PPEK的5%热失重温度(T_(d5%))提高了69.3℃。另外,与DDS在400℃时快速升华不同,A-PPEK在相同温度下的质量保留率仍>95%,说明A-PPEK可以有效解决小分子固化剂高温下分解,容易在邻苯二甲腈树脂中形成缺陷的问题。一系列实验表明,以A-PPEK固化DPPH,体系具有优异的耐热性和加工流动性,当A-PPEK含量为DPPH质量的10%时,固化树脂的T_(d5%)可达553.2℃,玻璃化转变温度高于实验测试范围380℃,最低黏度可达0.167 Pa·s。

磺化联苯侧基双二氮杂萘酮聚芳醚酮膜的制备

以1′,4-二(1,1′-联苯基)-6,6′-双二氮杂萘-1,4′-二酮、4-(4-羟苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮和4,4′-二氟二苯酮进行共聚合,经磺化改性制备了新型磺化联苯侧基双二氮杂萘酮聚醚酮(SPDPEKs).通过核磁共振波谱、红外光谱对SPDPEKs的结构进行表征.采用溶液浇铸法制备了SPDPEKs质子交换膜,对其离子交换容量(IEC)、溶胀率、质子传导率以及耐氧化性进行了测试.结果表明:SPDPEK质子交换膜的IEC介于0.75~1.77 mmol/g之间,在80℃下的吸水率介于9.2%~30.2%之间,溶胀率低于10%;SPDPEKs膜在95℃的质子传导率介于53.3~146.2 mS/cm,在80℃芬顿试剂中的破裂时间在3.4~5.3 h之间,溶解时间则介于12~36 h.SPDPEKs膜表现出良好的尺寸稳定性、质子传导性和耐氧化稳定性.

聚亚胺芳醚酮结晶性能及非等温结晶动力学的研究

研究聚合物的结晶行为有利于提高聚合物的加工成型质量。通过亲核取代法制备了聚亚胺芳醚酮(PIEK)聚合物,利用差示扫描量热仪、X射线衍射仪表征了PIEK聚合物的热性能和结晶性能,通过Jeziorny法、Ozawa法与莫志深法研究了PIEK聚合物的非等温结晶动力学。结果表明:PIEK聚合物是一种半结晶型聚合物,存在玻璃化转变、结晶及熔融的相转变行为;PIEK聚合物属于正交晶系,亚胺基团的引入并没有对PIEK晶体结构造成较大的改变;与Jeziorny法和Ozawa法相比,莫志深法更适用于描述PIEK的非等温结晶行为;不同的降温速率会导致PIEK的结晶行为存在较大的差异,PIEK的结晶度随降温速率的增加而降低。研究结果可为PIEK的加工成型及应用提供参考。

含非线性双酚结构的热致液晶聚芳酯的合成与性能

以对羟基苯甲酸(HBA)、对苯二甲酸(TA)、联苯二酚(BP)和2,6-萘二甲酸(NDA)为原料,采用一步熔融缩聚法合成兼具优异加工性和耐热性的热致液晶聚芳酯TLCP-BP。通过调控分子链结构,用非线性双酚单体4,4′-二羟基二苯砜(HDPSO)代替主链HBA/BP/TA/NDA中的线性双酚单体BP,从而合成TLCP-HDPSO。采用热重分析仪、差示扫描量热仪和动态热机械分析仪评价材料的热学性能,利用广角X射线衍射仪、热台偏振光学显微镜和流变仪分别研究TLCP的结晶度、液晶相和流变行为。结果表明:TLCP-BP具有高玻璃化转变温度(t g=270℃)、高热稳定性(质量损失5%时的温度t d,5%=507℃)、典型向列相液晶纹影织构(结晶相-向列相转变温度t K-N=350℃),以及具有TLCP纤维形貌的单相结构;TLCP-HDPSO表现出微弱的液晶相,但在介观尺度上不存在(微)相分离。非线性双酚单体的引入影响了分子链的规整度及链段分布,制得的TLCP共聚物形貌均相程度远远优于共混物。

酚酞型聚芳醚砜改性氰酸酯树脂性能

氰酸酯树脂是一种黏接强度高、介电性能优异的耐高温树脂,但因韧性较差严重限制了氰酸酯树脂的应用,采用双酚E型氰酸酯(BEDCy)树脂作为基体树脂,酚酞型聚芳醚砜(PES-C)作为增韧剂,通过加热共混得到了BEDCy/PES-C树脂。通过拉力机、动态力学热分析、热重(TG)分析、X射线光电子能谱、阻抗分析和扫描电子显微镜(SEM)测试了BEDCy/PES-C树脂对铝材的黏接强度、模量、耐热性、介电性能、微观结构和形貌的影响。结果表明,PES-C对BEDCy树脂的增韧效果显著,以剪切性能为例,BEDCy树脂在常温下剪切强度由最初的19.9 MPa提升至30.4 MPa,相比纯BEDCy树脂提高了52.8%,230℃下剪切强度提高了36.7%,此时,SEM下也能观察到明显的沟壑状增韧条纹。TG分析测试表明,少量PES-C (<40%)的加入对耐热性能影响并不明显,失重率5%时温度基本保持在418℃。BEDCy/PES-C的介电性能也明显提高,当PES-C质量分数为20%时,10.1 GHz下的介电常数为2.41,介电损耗为0.010 6。

含萘环热致液晶聚芳酯的合成及热处理

为了探究萘环占比对聚芳酯性能的影响,通过乙酰化单体4-乙酰氧基苯甲酸(ABA)和6-乙酰氧基-2-萘甲酸(ANA)熔融聚合两步法制备了不同比例的HBA/HNA含萘环液晶聚芳酯,并分析其结构与性能。为研究热处理对熔融及结晶行为的影响,对含不同萘环比例的液晶聚芳酯进行300℃下的热处理。结果表明:萘环单体HNA能够破坏分子链的线性结构,有效降低聚芳酯的熔点;不同比例的含萘环液晶聚芳酯在热处理后表现出不一样的熔融结晶行为,B70-N30聚芳酯随着热处理时间的延长,熔点与结晶温度都逐渐升高(熔点从213.1℃逐渐升高至277.6℃),而B90-N10聚芳酯则呈现出相反的趋势(熔点从311.6℃逐渐降低至290.1℃),表明B70-N30聚芳酯熔融温度的可调可控性较好。

碱脲体系改性热致液晶聚芳酯纤维的染色性能

热致液晶聚芳酯(TLCP)纤维的分子取向度较高和表面化学惰性是影响其染色性能的主要障碍。针对这一问题,使用不同配比的碱脲体系对TLCP纤维进行改性处理,并将改性处理后的TLCP纤维用3%(omf)的分散红AM-SLR染色。考察了改性后纤维的机械性能、表面形貌、分子结构、热学性能及染色性能。结果表明,经过碱脲改性后的TLCP纤维表面呈现刻蚀和虫噬构象,改性处理后TLCP纤维含氧量上升,有利于纤维染色性能的提升,K/S值由改性前的1.79升高至4.02,且改性后TLCP纤维的力学性能小幅下降,热学稳定性无明显变化。

芳氧基聚磷腈的合成及性能

通过对六氯环三磷腈进行溶液开环聚合,得到线形聚二氯磷腈,再由芳氧基团取代其长链上的活性氯原子,合成出芳氧基聚磷腈聚合物。利用红外光谱对合成的聚合物进行了表征,并进行了GPC、DMA、TGA及导热系数等分析。结果表明,合成出的聚合物为芳氧基聚磷腈,其数均相对分子质量为38343～44625,分散度为3.0305～4.8857。初始热分解峰温为374.23℃,主要分解峰温为397.78℃,在461.14℃和529.95℃有较明显的热失重现象,在565.37℃时仍有质量分数45.40%的残余并保持恒定,说明其具有优异的热稳定性;其玻璃化转变温度为-24.09℃,导热系数为0.21W.m-1.K-1。

自由装填推进剂用含醛基/烯丙基芳氧基聚磷腈包覆材料研究(Ⅱ):耐热、耐烧蚀性能及应用

以自制的含醛基/烯丙基芳氧基聚磷腈为基体材料,经复配、硫化制备出自由装填推进剂用芳氧基聚磷腈包覆层;通过动态热失重分析、烧蚀率测试、扫描电镜分析和静止地面发动机试验研究了包覆层的耐热和耐烧蚀性能。结果表明,含醛基/烯丙基芳氧基聚磷腈包覆层的初始质量损失温度为524~532℃,最大质量损失温度为567~573℃,800℃的残焦量为14.82%~31.16%,且芳氧基聚磷腈包覆层中混合取代基的比例对初始质量损失温度和最大质量损失温度不会产生明显的影响,但包覆层在800℃时的残焦量则呈现出明显的差别;含醛基/烯丙基芳氧基聚磷腈包覆层的线烧蚀率为0.084~0.012 mm/s,质量烧蚀率为0.010~0.042 g/s,且随着包覆层配方体系中烯丙基含量越高,包覆层耐烧蚀性能越强;静止地面发动机试验表明,醛基/烯丙基苯氧基聚磷腈包覆的改性双基推进剂装药发动机工作正常,p―t曲线平滑,包覆层残骸完整。

几种无定型聚芳醚砜(酮)的成环解聚及产物的开环聚合

几种线性高分子量的无定型聚芳醚砜 (酮 )在非质子极性溶剂二甲基乙酰胺 (DMAc)和二甲基甲酰胺 (DMF)中 ,以氟化铯 (CsF)为催化剂进行解聚成环 ,所得环状低聚物由凝胶渗透色谱 (GPC)、高效液相色谱 (HPLC)和激光质谱 (MALDI TOF MS)确认 ,其中酚酞聚醚砜 (PES C)和酚酞聚醚酮 (PEK C)的解聚成环率分别高达 86.3 %和 87.9% .讨论了影响成环率的各种因素 .环状产物又在阴离子引发剂联苯双酚钾的作用下进行开环聚合重新得到高分子量的线性产物 .

通过A_2+B_3反应制备超支化聚芳醚酮荧光材料

用3-二甲氨基苯酚与超支化聚芳醚酮(HPETFDEK-F)的末端氟发生反应,制得荧光超支化聚芳醚酮(FHPETFDEK).采用1H NMR,FTIR,DSC和TGA等方法对所得到的聚合物结构和热性能进行了表征.研究了FHPETFDEK的紫外吸收及荧光发射光谱,发现其具有荧光行为.

芳杂环聚西佛碱Fe^(2+)配合物的合成及磁性能

以 2 ,2′ 二氨基 4 ,4′ 联噻唑 (DABT) ,2 ,6 二乙酰基吡啶 (DAP)及苯二甲醛为原料合成了三个新型结构的芳杂环聚西佛碱 (PBTAP ,PBTMP ,PBTPP) ,并制备了其相应的Fe2 + 配合物 .利用FTIR确定了聚合物及其配合物的结构 ,借助多功能材料物理特性测量系统 (PPMS :PhysicalPropertyMeasurementSystem)测定配合物的磁性能 ,测试结果表明这三个聚合物的Fe2 + 配合物都是有机软磁体 ,具有相对较高的磁饱和强度 (Ms) ,其中PBTAP Fe2 + 的磁饱和强度为 6 2emu g ,顺磁居里温度 (Tp)达 88K ,且具有S型的磁滞回线 ,此结果表明此配合物在低温下是有机软铁磁体 .