论文部分内容阅读
聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维,由于其优异的热性能和机械性能,被广泛应用于航空航天、安全防护、复合材料等关键领域。然而由于 PPTA自身的高规整度使得液晶纺丝过程中仅存在空气段拉伸,而无法进行进一步的高倍拉伸取向。通过添加合适的第三单体,稍微降低PPTA的规整度而不破坏PPTA-H2SO4体系的液晶性能,此时干喷湿纺的过程中可进行纤维的高倍拉伸处理,达到提高纤维力学性能的目的。 本论文采用邻氯对苯二胺(PPD-Cl)作为第三单体,与对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰氯(TPC)在氮甲基吡咯烷酮(NMP)/LiCl溶剂体系中进行低温溶液缩聚。通过大量对比实验探索出了在实验室条件下,制备改性含氯 PPTA树脂的最佳工艺条件:第三单体添加量为25~35mol%,酰氯与二胺的摩尔比在1.010~1.012范围内,单体摩尔浓度为0.30~0.35mol/L,LiCl用量为1.6%,吡啶用量为2.5g/100ml NMP,反应温度为-5℃,反应时间为60min,后期搅拌速率为1500r/min。 红外光谱测试表明,随着第三单体的引入,-Cl的特征峰也随之增强。热失重测试表明,共聚体的热性能随着第三单体含量的增加出现一定程度的下降,但仍然保持了较高的热失重温度。溶解性测试从溶解性实验和溶解度参数理论两方面证明了添加第三单体的改性 PPTA保留了PPTA刚性强、极性大、难溶于一般有机溶剂的特点。X-射线衍射测试结果表明了随着-Cl结构的引入,共聚物结晶度较二元PPTA相比出现下降,当第三单体含量为25mol%时,衍射峰的强度与结晶度最小,之后随着第三单体含量的增加,衍射峰的强度与结晶度缓慢增大。凝胶渗透色谱(GPC)测试结果表明,添加35mol%左右的第三单体能够显著提高PPTA树脂的分子量。共聚物薄膜的拉伸强度随第三单体含量的增加出现先下降后上升的趋势,而薄膜的韧性不断提高。扫描电镜图可看出薄膜表面很致密,缺陷较少,且没有孔洞的存在。 通过偏光显微镜观测法发现,16%的质量分数是改性PPTA-H2SO4溶液出现液晶现象的下限点,且随着溶液质量分数的上升,溶液的液晶现象愈发明显。通过与高粘度树脂共混后,对PPTA-改性PPTA-H2SO4进行的流变测试可以看出,PPTA-改性PPTA-H2SO4液晶溶液为典型的切力变稀流体,表现为复数粘度随着剪切速率的升高迅速下降,损耗模量G”和储能模量G’随着剪切速率的升高而逐渐升高。复数粘度η、损耗角正切tanδ、储能模量G’和损耗模量G”均随着溶液质量分数的提高而逐渐上移,随着温度的提高而逐渐下降。