日光老化及海水老化对PPTA纤维结构及性能的影响

通过日光老化、海水老化及日光/海水复合老化实验,研究了不同老化方式及老化时间对聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维表面形貌、化学结构、结晶结构及力学性能的影响。结果表明:随日光老化时间延长,PPTA纤维表面逐渐劣化,分子链中酰胺键发生断裂,结晶度和晶粒尺寸下降,结晶结构被破坏,力学性能呈现先慢后快的下降趋势,日光老化35 d后PPTA纤维的断裂强度和断裂伸长率保留率分别为73.7%和69.2%;海水老化35 d后PPTA纤维表面产生深度较浅的纵向沟壑,大部分集中在纤维皮层;复合老化35 d后PPTA纤维表面纵向沟壑较日光老化35 d时更深,逐渐向PPTA纤维芯层深入;海水老化35 d后纤维的断裂强度和断裂伸长率保留率分别为63.0%和72.4%,日光/海水复合老化35 d后纤维断裂强度和断裂伸长率保留率分别为58.7%和65.9%。

烷基取代聚对苯二甲酰对苯二胺的相对分子质量以及相对分子质量分布分析

聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)的相对分子质量和相对分子质量分布直接影响芳纶纺丝性能。PPTA主链间的氢键作用使其难溶于氯仿等常用有机溶剂中,不能满足核磁共振波谱仪、质谱和凝胶渗透色谱法等测试要求。为了提高PPTA的溶解性,通过主链上N位接枝系列不同种类和取代程度的烷基侧链,得到可溶解的烷基化PPTA,考察了不同烷基种类和烷基化条件对相对分子质量以及相对分子质量分布的影响。乙基烷基化PPTA的取代程度可达98.6%,有利于得到多分散系数较低和更为准确的相对分子质量分布。根据马克霍温克方程,得到了特定黏度范围内重均相对分子质量与特性黏数的关系公式为[η]=9.96×10^(-3)M_(w)^(1.08),对优化PPTA合成条件和改善芳纶纤维的性能提供了参考。

硅烷改性PPTA纤维的表面粘结性能研究

采用未干燥的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维,以乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)溶液对其进行表面改性,分析了改性前后PPTA纤维的表面元素、形貌结构以及力学性能的变化,并通过微脱胶法和激光拉曼光谱法研究了PPTA纤维/环氧树脂复合材料的界面剪切强度。结果表明:经VTMS溶液改性后,PPTA纤维表面产生了新的极性官能团,表面粗糙度增加;随着VTMS溶液浓度增大或处理时间增加,PPTA纤维/环氧树脂界面剪切强度逐渐增大,PPTA纤维的力学性能略为降低;较佳改性处理条件为VTMS溶液质量分数6%,处理时间5 min;经VTMS溶液改性处理后,PPTA纤维与树脂间的粘接性能提高,延缓了纤维轴向应力的传递。

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。

扩链法制备高相对分子质量PPTA沉析纤维的研究

以对苯二甲酰氯(TPC)和对苯二胺(PPDA)为单体,通过共聚反应分别制备羧基封端和氨基封端的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)溶液,将二者按等摩尔比混合均匀后通过直接沉析法制备同时带有端羧基和端氨基的PPTA沉析纤维,再通过高温热处理扩链反应制备高相对分子质量PPTA沉析纤维,研究了共聚反应、沉析及扩链反应条件。结果表明:共聚反应时较佳的单体摩尔比为0.985,羧基封端和氨基封端PPTA溶液的比浓对数黏度(η)分别为2.78 dL/g和2.54 dL/g,二者混合后溶液的η变化不大,为2.73 dL/g;沉析过程中沉析分散机搅拌转速控制在2000 r/min,成纤性好,PPTA沉析纤维呈长径比较大的膜状结构;扩链反应较佳条件为300℃下反应60 min,扩链反应后PPTA沉析纤维的η由2.73 dL/g提高到4.21 dL/g,相对分子质量大幅提高,且扩链反应后PPTA沉析纤维的热稳定性能也得到提高。

芳纶纤维的研究现状及功能化应用进展

芳纶纤维是一种高性能人造纤维,因其独特的高强度、高模量、耐高温等性能在各个工业、高科技领域具有广阔应用。目前,我国芳纶产业取得了长足的发展,但与国际一流企业仍有一定距离,产品的质量和产能都有待提高。我国芳纶产品应用市场主要集中在较低端的市场,究其原因是缺少适合的功能化改性方法。本文总结了芳纶的发展、结构与性能的关系、不同的纺丝工艺以及相对应的应用领域。在此基础上,综述了近些年芳纶纤维功能化研究进展,通过对其结构与性能关系的探讨,希望有助于研究者对其进行功能化改性,满足不同应用领域需求,并对其功能化研究的发展前景进行了展望。