原位缩聚合成含聚芳酰胺/酯的微相复合材料Ⅱ.基体聚合物溶剂对微相复合材料形态与性能的影响

通过研究对羟基苯甲酸(HB)在基体聚合物聚对苯二甲酸丁二醇酯-聚四亚甲基醚多嵌段共聚物(PBT-PTMG) 的溶液中原位缩聚制备微相复合材料过程中所用溶剂的影响,研究基体聚合物溶剂对微相复合材料形态与性能的影响。     

原位缩聚合成含聚芳酰胺/酯的微相复合材料 Ⅳ.全芳香聚酰胺与聚砜的微相复合材料制备

以原位缩聚方法合成了PPTA/PSF的微相复合材料。FTIR、DSC等分析结果表明,PPTA/PSF微相复合材料较PPTA/PBT-PTMG分子链间存在着更强的相互作用,PPTA对基体聚合物的力学性能有较大的提高。初步结果表明,加入第三单体双酚A在一定程度上提高了复合材料的抗张强度和断裂伸长率,但是模量有所下降。     

酰胺-盐体系溶解聚对苯二甲酰对苯二胺的机制

将碱金属盐(如LiCl)、碱土金属盐(如CaCl2)等溶解于酰胺类溶剂,分析了该类溶剂体系对聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)的助溶解机制,指出金属盐对聚合物的助溶解主要是金属盐溶剂化物通过"离子"和"离子对"形式与PPTA大分子链相互作用,破坏了氢键并生成更强的相互作用力,使PPTA聚合物能充分溶解于溶剂中,利于高分子聚合反应顺利进行以得到相对分子质量大的PPTA聚合物。     

NMP-CaCl2体系中低温缩聚合成PPTA研究

采用低温溶液缩聚法将对苯二甲酰氯（TPC）和对苯二胺（PPD）在NMP-CaCl2溶剂体系中进行缩聚反应,制备了较高分子质量的聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）树脂。研究了分子质量与反应时间的关系,考察了初始单体浓度、摩尔配比、起始反应温度、反应时间等影响缩聚反应的因素,获得了较优的聚合条件：初始单体浓度为0．35—0．4mol／L,对苯二甲酰氯和对苯二胺的摩尔配比为1．009～1．012,起始反应温度为-15～5℃,反应时间为35～60min。发现搅拌转速对于聚合分子质量的影响主要体现在低转速范围,当转速超过某一临界值时,转速对PPTA聚合分子质量几乎没有影响。     

含苯并咪唑的芳香族聚酰胺共聚物的合成与表征

采用低温溶液缩聚法,在N-甲基吡咯烷酮(NMP)-氯化锂(LiCl)溶剂体系中加入2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑(DAPBI)作为第三单体,与对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰氯(TPC)共聚得到改性对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)共聚物。控制共聚单体投料顺序,设计合成出一系列序列结构不同的杂环段与PPTA硬段相间的嵌段聚合物。研究了序列结构和DAPBI含量对共聚物比浓对数黏度的影响,采用红外光谱、X射线衍射、热重分析仪等对共聚物结构和性能进行表征。试验结果表明:DAPBI成功引入到了PPTA分子链中,改性PPTA树脂为非晶结构,所得有规嵌段共聚物比无规共聚物拥有更好的有序性和结晶性能,共聚物能保持良好的耐热性能,溶解性能和力学性能得到了提升。     

聚苯胺和聚对苯二甲酰对苯二胺导电复合物的研究

聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)与导电性聚苯胺(PAn)共混,得到一种既有PPTA的液晶性,又有PAn导电性的全新材料。PPTA和PAn以不同质量比共溶于浓硫酸后,可制成线材及薄膜,在1mol/1HCl水溶液中成型及拉伸。实验结果表明:PPTA的液晶性随PAn加入量的增加稍有减弱;线状PPTA/PAn的抗张强度随PAn混入量的增加而增大(从41.20N/mm~2增至44.80N/mm~2);断裂伸长与PAn混入量的多少无关(仍保持在4%),PPTA/PAn复合物的电导率随PAn含量的增加而升高,当PPTA:PAn=2:1(质量比)时,其电导率为2.3×10~(-1)S/cm,较纯PAn(3-5S/cm)小一个数量级,复合物的衍射图在2θ=22.7°及25°处有两个峰,分别与纯PPTA及统PAn的峰的位置相同,因此说明二者是以分子复合形式存在。SEM图表明复合物线材表面呈取向排列,且PPTA与PAn混合均匀。     

聚对苯二甲酰对苯二胺降解性研究

通过测量不同条件下聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)溶液的比浓对数黏度,分析在PPTA纺丝前可能引起聚合物降解的因素,这些因素包括纺丝液浓度、残余的CaCl2、N-甲基-2-吡咯烷酮、水分和氢氧化钙等,最终得到水分和氢氧化钙对PPTA的降解影响很大,其余影响较小的结论。同时,分析了降解前后聚合物的结构和性能,发现降解结果是部分端胺基被氧化成硝基。     

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。     

芳纶热拉伸处理过程对氢键影响的研究

研究了热处理过程对聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)结构与性能的影响。通过对PPTA纤维升温红外光谱分析可以看出:在较低的热处理温度下,随着温度的升高,发现在3 300 cm~(-1)处—NH—伸缩振动峰向高波数方向移动,峰型变宽,吸收峰强度减弱。采用傅里叶变换红外光谱仪和单丝强度仪、比浓对数黏度等研究发现:经热拉伸处理后的PPTA纤维内部分子间氢键作用力增加,自由氢键数减少,游离的—NH_2含量却增加,纤维比浓对数黏度和强度降低,说明纤维的拉伸强度是由分子间作用力以及分子链段的长度共同作用的。     

聚对苯二甲酰对苯二胺共缩聚工艺研究

通过添加第三单体3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-ODA)对聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)进行改性,能够使其溶于一般的极性有机溶剂中,得到的聚合物溶液可以直接纺丝。研究了PPTA共聚合工艺,探讨了反应时间、反应温度、单体摩尔浓度、CaCl2含量以及第三单体含量和初始投料比对共聚物比浓对数黏度的影响。     

正己烷溶剂对聚对苯二甲酰对苯二胺聚合反应的影响

以对苯二胺和对苯二甲酰氯为反应单体,以氯化钙的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液为溶剂,同时加入不与NMP互溶的正己烷,采用低温溶液缩聚反应制得聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA),研究了正己烷的加入对PPTA的聚合反应及产物结构与性能的影响。结果表明:正己烷的引入可以推迟PPTA聚合反应过程中产生凝胶的时间,有利于聚合反应的进行;当正己烷与NMP的体积比为1∶2时,可以制得较高相对分子质量的PPTA;正己烷的加入可使PPTA树脂颗粒的比表面积更大,但对其结构和性能影响不大。     

合成方法对共缩聚PPTA比浓对数粘度的影响

以4,4’-二氨基二苯醚(ODA)为第三单体对聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)进行共缩聚改性,研究了共缩聚反应工艺条件对PPTA比浓对数粘度(ηinh)的影响。结果发现,当CaCl2用量为4%-6%时,单体摩尔浓度为0.35-0.45mol/L,爬杆后升温至80-85℃,总的反应时间30—40min,加入Ca(OH)2中和20min,制得的共缩聚PPTA的比浓对数粘度可达到2.50-3.37dL/g。不同的第三单体含量和不同的初始投料比对PPTA溶解性和ηinh有很大的影响。     

PET/ZnO纳米复合材料的制备及结晶性能

通过纳米ZnO存在下的对苯二甲酸／乙二醇(TPA／EG)酯化和缩聚反应制备聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)／ZnO纳米复合材料，研究了纳米ZnO用量及其分散方式对PET粘均摩尔质量、纳米ZnO在复合物中的分散及聚乙二醇(PEG)结晶性能的影响。发现纳米ZnO及分散改性剂(PEG)的加入，对合成PET的粘均摩尔质量均有一定影响；纳米ZnO在EG中直接分散再缩聚形成的复合物中，纳米ZnO团聚严重、分散性差，PET的结晶度和结晶速率降低；在纳米ZnO分散过程中加入PEG可以降低纳米ZnO在复合物中的团聚，提高分散性，PET的结晶度和结晶速率提高。     

PPTA低温硫酸溶解工艺研究

针对聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)在硫酸中的溶解工艺进行实验和研究,系统的对比了PPTA各在固相硫酸中和液相硫酸中的溶解工艺,实验结果表明:固相硫酸溶解PPTA能提高溶解速度、浆液的均匀性和改善浆液的过滤性;同时能防止PPTA溶解时的热降解作用,非常有利于提高纤维的强度。     

PPTA在硫酸中的溶解性能

以硫酸为溶剂溶解聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA),通过热台偏光显微镜观察PPTA的溶解过程,测定溶解过程中PPTA溶液的阻塞系数(k_w)来表征PPTA在硫酸中的溶解性能。结果表明:PPTA在硫酸中先溶胀后溶解,完全溶解后为液晶溶液。随着溶解时间的增加,PPTA溶液的k_w变小,3 h后趋于稳定;随着硫酸浓度的增加以及溶解温度的升高,PPTA溶液的k_w下降;随着PPTA溶液浓度的增加,PPTA溶液的k_w变大。     

超高相对分子质量PPTA树脂及其高模量芳纶的研究

对高相对分子质量聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)树脂进行了表征,开展了添加超高相对分子质量PPTA树脂与普通相对分子质量PPTA树脂共混进行液晶纺丝得到高强度和高模量芳纶的结构表征与性能试验,同时对芳纶的力学性能与其PPTA树脂相对分子质量的关系进行了研究。结果表明,芳纶的力学性能与其PPTA聚合体的相对分子质量紧密相关,如果PPTA树脂的相对分子质量不够高,加上液晶纺丝和高模量热处理过程分子链的进一步降解,高模量芳纶的制备就无法实现。在系统研究PPTA聚合反应规律,特别是聚合诱导相互转变规律及其影响因素研究基础上,通过调控连续聚合的反应条件,在1 000 t/a连续聚合生产线上制备出比浓对数粘度高达9.2 dl/g的超高相对分子质量PPTA树脂;用超高相对分子质量PPTA树脂与通用级PPTA树脂(比浓对数粘度6.8 dl/g)混合进行纺丝,制备出高强度的芳纶,并进一步热处理得到高强度和高模量的芳纶。     

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。     

对位芳香族聚酰胺共缩聚工艺研究

聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)是一种全芳香族聚酰胺,由其制备的纤维具有高强、高模、耐高温等优异的性能而广泛应用于特种服装、航空航天、通讯电缆以及复合材料中。但PPTA树脂难溶难熔,只能在浓硫酸中溶解,纺丝工艺复杂。通过添加第三单体对其进行改性,能够使其溶于一般的极性有机溶剂中,得到的聚合物溶液可以直接纺丝。本实验采用3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-OD A)为第三单体,分别在N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)/CaCl和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)/CaCl溶剂体系中,对其共聚合工艺进行了研究。探讨了反应时间、反应温度、单体摩尔浓度、CaCl含量以及3单体含量和初始投料比对共聚物比浓对数粘度的影响。     

Iniferter自由基聚合法制备谷胱甘肽分子印迹聚合物及其吸附性能研究

以谷胱甘肽(GSH)为模板分子,4-乙烯基吡啶(4-VP)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,采用Iniferter自由基聚合法成功制备了谷胱甘肽分子印迹聚合物(L-MIPs)。利用计算机分子模拟和紫外光谱分析对模板分子和功能单体形成的复合物进行了系统研究,结果表明GSH与4-VP之间的相互作用力为氢键作用,其最佳配比为1:6。研究了溶剂种类对L-MIPs的结合性能和印迹因子的影响,发现二甲亚砜为制备L-MIPs的最佳溶剂。对比研究了L-MIPs与传统自由基聚合法制备的谷胱甘肽分子印迹聚合物(H-MIPs)的静态吸附性能、动态吸附性能及选择识别性能。结果表明,L-MIPs对GSH分子具有高度亲和性、快速结合性能和良好的选择识别性能。     

聚对苯二甲酰对苯二胺短纤维在高温下的力学性能

聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维具有优良的耐热性,通过对进口PPTA短纤维和两种国产PPTA短纤维耐高温性能的研究,探讨在不同温度和停留时间下其力学性能和外观色相的变化情况。结果表明:进口和国产PPTA短纤维耐高温性能相差不大。