4,4′-ODA改性含氯PMIA的合成及其纤维结构与性能研究

将柔性的4,4′-二氨基二苯醚(4,4′-ODA)作为第三单体,与5-氯间苯二胺和间苯二甲酰氯(IPC)在N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)体系中进行低温溶液缩聚反应,制得4,4′-ODA改性含氯聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA),并通过干喷湿法纺丝制得4,4′-ODA改性含氯PMIA纤维,对其聚合物及其纤维的结构和性能进行了研究。结果表明:经傅里叶变换红外光谱表征所合成产物为目标产物,4,4′-ODA已成功引入到含氯PMIA中;添加4,4′-ODA的摩尔分数为30%时,改性含氯PMIA聚合物的比浓对数黏度达到最大值2.6 dL/g;改性含氯PMIA纤维具有优良的力学性能,随着4,4′-ODA加入量的增加,纤维断裂强度较改性前有所下降,但断裂伸长率有所提升;改性含氯PMIA纤维具有较优异的热稳定性能和阻燃性能,其起始分解温度大于350℃,极限氧指数在30%以上。     

PMIA/PDAPs复合超滤膜的制备与性能研究

以聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为制膜原料,以氧化自聚合法制备的聚多巴胺纳米粒子(PDAPs)作为改性剂添加到PMIA铸膜液中,通过相分离法制备PMIA/PDAPs复合超滤膜,研究了PDAPs含量对复合膜的形貌、结构及性能的影响。结果表明:PDAPs粒径集中分布在380～410 nm,当PDAPs质量分数小于等于0.2%时,PDAPs在PMIA基体中的分散性较好,并且在清洗后依然保留在膜体中;随着PDAPs含量的增加,复合膜的水接触角先下降后升高,水通量先升高后下降,牛血清蛋白(BSA)截留率下降,可逆通量恢复率则不断提高;与纯PMIA膜相比,当PDAPs质量分数为0.2%时,复合膜的水接触角下降了11%,水通量由原来的337.4 L/(m~2·h)提高到410.4 L/(m~2·h),对BSA蛋白质分子的截留率由87%降低至83%,可逆通量恢复率由72.9%提高到84.7%,复合膜表现出良好的亲水性和抗污性能。     

石墨填充PMIA材料摩擦学性能研究

用MM—200型试验机在于摩擦条件下考察了石墨填充聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)材料的摩擦学特性。结果表明,填充适量石墨能有效地改善PMIA的摩擦磨损性能,而填充2%的石墨可使PMIA材料的摩擦系数从0.38升高到0.42。电子探针微区分析和X光电子能量色散谱分析表明,在PMIA中填充适量石墨时对偶面上形成的连续的、富含碳元素的转移膜是提高摩擦磨损性能的主要原因;当PMIA中石墨含量较少时,不但没有上述效果,反而影响PMIA自身的转移,使材料的摩擦系数增大。     

耐氯改性PMIA超滤膜的制备及其结构与性能研究

采用低温溶液法共缩聚反应合成了2,4-二氨基苯磺酸改性聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)共聚物,并以改性PMIA溶液为制膜原料,采用相转化法制备改性PMIA超滤膜,探讨了铸膜液PMIA浓度和凝固浴浓度对改性膜结构和性能的影响,研究了改性PMIA超滤膜的耐氯性能并与未改性的PMIA超滤膜进行对比。结果表明:由红外吸收光谱和核磁共振氢谱表征所制得的产物为目标产物,即第三单体2,4-二氨基苯磺酸被成功地引入到了大分子链之中;当铸膜液中改性PMIA质量分数为14%,凝固浴温度为20℃,凝固浴中N,N-二甲基乙酰胺质量分数为10%时,制得的改性PMIA超滤膜的综合性能最佳,其纯水通量可达352.19 L/(m²·h),对牛血清蛋白截留率为89.04%;改性PMIA超滤膜的耐氯性能在酸性、中性、碱性条件下均比未改性PMIA超滤膜的要好。     

芳纶1313的结构与性能

对聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(芳纶1313)进行了形态结构、超分子结构、力学性能、吸湿性能及热性能的研究.研制的芳纶1313强度达到30～35cN/tex,含湿量为5%左右,热分解温度为410℃.其性能达到进口 Nomex 的水平.     

PAN/PMIA相容性研究及其共混浆粕的制备

将聚丙烯腈(PAN)与聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)溶解于N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中配制成共混浆液,并采用沉析法制备得到了高比表面积的PAN/PMIA共混浆粕。理论计算和扫描电镜观察显示:PAN与PMIA在热力学上是不相容的,两组分间存在微观相分离;PMIA的混入可以使PAN浆粕尺寸均匀细小,显著提高浆粕的比表面积。     

PMIA树脂溶液中盐酸含量的测定

分别以乙酸钠-甲醇溶液、氢氧化钾-甲醇溶液为滴定剂,采用电位滴定法测定不同中和程度的聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)树脂溶液中盐酸含量,并对2种测试方法的准确度和精密度进行比较。结果表明：采用2种测试方法测定中和程度分别为0、60%、95%、100%的PMIA树脂溶液中盐酸含量,2种测试方法的测定结果相近;采用F检验和t检验两种统计法验证了显著性水平为0.05、置信度为95%时2种测试方法的准确度和精密度均无显著差异,以氢氧化钾-甲醇溶液为滴定剂的测试方法的精密度更高;采用标准盐酸加入法,并以氢氧化钾-甲醇溶液为滴定剂测定不同中和程度的PMIA树脂溶液中盐酸回收率,平均回收率为96.5%～98.5%,验证了该方法的准确性;对于正常滴定过程中等当点不易识别的PMIA树脂溶液,可通过预加已知量的盐酸后再采用氢氧化钾-甲醇溶液滴定,从而确定溶液的酸碱性。     

干法纺丝用聚间苯二甲酰间苯二胺溶液的流变性能

研究了聚间苯二甲酰间苯二胺溶液的固体质量分数、相对分子质量、温度对溶液流变性能的影响。结果表明:聚间苯二甲酰间苯二胺溶液的流变性能受溶液固体质量分数、相对分子质量、温度的影响明显,聚合物相对分子质量增大、溶液固体质量分数增加均使溶液表观黏度增大,温度升高使溶液表观黏度减小,溶液表观黏度随剪切速率的变化幅度较小。试验结果表明:适合干法纺丝的聚间苯二甲酰间苯二胺溶液的固体质量分数为31%³5%,特性黏度为1.6 dL/g左右,纺丝时原液温度范围为5035%,特性黏度为1.6 dL/g左右,纺丝时原液温度范围为50¹20℃。     

界面缩聚法制备间位芳香族聚酰胺的研究

采用界面缩聚的方法制得了比浓对数粘度较高的聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)聚合物。对聚合过程中有机溶剂的选择、两种反应单体在各自相中的起始浓度、搅拌速率、缚酸剂的选择等进行了研究。最佳工艺为:以THF为有机溶剂,常温下,CMPD/CIPC比值约为1∶1.1,搅拌速率为750 r/min,以2-甲基吡啶为缚酸剂,制得的聚合物ηinh最大,可达到1.8 dL/g。利用热重法对PMIA的热稳定性进行了分析,结果表明,聚合物具有较好的热稳定性,符合高温使用的要求。     

Hierarchical Cellular Poly(m-phenylene isophthalamide) with High Flame Retardancy,Mechanical Robustness,and Heat Resistance at Extreme Situation

High-performance cellular foams with superior mechanical properties and heat resistance are urgently needed to fulfill the applications in extreme environments. However, they are difficult to be prepared because of low gas diffusion rate in high-performance polymers. In this work, a facile solution-foaming strategy to prepare multifunctional foams based on poly(m-phenylene isophthalamide) (PMIA) is reported. The achieved PMIA foams show a hierarchically cellular structure containing macropores and mesopores. Due to their high porosity, the PMIA foams exhibit low thermal conductivity (0.0447–0.0498 W m⁻¹ K⁻¹) and high sound absorption coefficient at different frequency. A bimodal distribution on acoustic absorption is observed. With a bulk density range of 0.089–0.122 g cm⁻³, PMIA foams possess compressive moduli of 3.2–14.2 MPa and bending strength of 1.1–2.1 MPa, respectively. Moreover, they exhibit a recoverable deformation of 55.4% after 10 cycling 10% strain compressions and maintain a dimensional stability under harsh environment (–196 to 250 °C). Despite generated byproducts like polyurea, they still show a limiting oxygen index (25.2–26.3%) and relatively low heat release rate (178.3 kW m⁻²). This work provides a facile strategy to efficiently prepare high-performance PMIA foams for broad application prospects.     

Block copolymer of polyurethanes with poly(m-phenylene isophthalamide)

In this study,we modified two kinds of conventional polyurethane (PU) by the low molecular weight diamine-terminated wholly-rigid aromatic polyamide poly(m-phenylene isophthalamide) (PmIA) (Nomex). Two molecular weights (1000 and 2000) of poly(tetramethylene glycol) (PTMG) with 4,4-diphenylene methane diisocyanate (MDI) and with three different ratios of low molecular weight diamine-terminated PmIA prepolymer with different molecular weight of 346, 584, 823 were synthesized to form six PmIA-PU block copolymers. Various block copolymers were also obtained by different ratios of wholly-rigid PmIA prepolymers. Inherent viscosity results indicated that the block copolymers are more viscous than conventional polyurethanes, suggesting that the block copolymers had sufficiently high molecular weights. Moreover, results obtained from differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic mechanical properties analysis (DMA) demonstrated that the block copolymers not only exhibited a glass transition temperature (T_g) under 0 °C, but also had a higher storage modulus (E) than those of the conventional PU. Opitical microscopy (OM), phase contrast microscopy (PCM), and transmission electron microscopy (TEM) analyses confirmed that all of the block copolymers had a dispersed phase structure. The mechanical properties, tensile strength and 300% modulus of the block copolymers were found to be better than those of conventional PU.     

对苯二胺改性间位芳香族聚酰胺的合成及热性能研究

采用低温溶液法共缩聚反应合成了5%￣15%的对苯二胺(PPDA)改性间位芳香族聚酰胺(PMIA)共聚物。用1HNMR对改性共聚物进行了分析,讨论了PPDA的含量对共聚物比浓对数黏度的影响;对改性聚合物和PMIA纤维进行了热失重分析,并用红外光谱跟踪法探讨了PMIA和共聚物的热降解过程。实验结果表明,用PPDA改性后的共聚物具有更优异的热性能。     

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。     

聚氯乙烯／蒙脱土复合材料的结构与性能研究

采用熔融共混法制备得到PVC／蒙脱土复合材料。通过X射线衍射和透射电镜对复合材料的结构进行了表征。研究了钠基蒙脱土和烷基季铵盐改性的有机蒙脱土对聚氯乙烯／蒙脱土复合材料的结构、加工热稳定性、光学性能、力学性能和结构流变性能的影响。     

聚苯硫醚皮芯复合纤维的性能研究

以聚苯硫醚(PPS)树脂和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂为原料,采用复合纺丝技术,制得PPS-PET皮芯复合纤维。对纯PPS纤维和PPS-PET复合纤维分别进行了紫外线照射、热处理和耐酸碱处理,对比了两者处理后的力学性能变化,验证了复合纤维应用的可行性。试验结果表明:PPS-PET皮芯复合纤维的耐热性能略低于PPS纤维;而经过同等强度的紫外光辐照后,PPS-PET皮芯复合纤维的强度保持率是PPS纤维的2倍左右;在试验条件下经过酸、碱浸泡后,PPS-PET皮芯复合纤维的强度保持率与PPS纤维相比未表现出明显差异。性能研究结果表明:通过复合纺丝,PPS纤维的综合性能有所改善。     

聚间苯二甲酰间苯二胺树脂的合成研究

以间苯二胺为原料,在溶剂N,N-二甲基乙酰胺中与间苯二甲酰氯反应,聚合成间苯二甲酰间苯二胺树脂。通过在微通道反应器中进行聚合反应时,反应物配比有效控制在1.005~1.000,反应温度0~10℃,溶剂水份300×10~(-6)g/g以下,两种单体进料速率5∶4~5∶3,此条件下,聚合物粘度1.9~2.1,分子量分布稳定。     

1-丁烯-丙烯共聚物结构与性能研究

考察了1-丁烯-丙烯共聚物(B-P)的结晶性能、力学性能和流变行为,并与高全同聚1-丁烯(i-PB)进行了结构与性能的对比。结果表明:少量丙烯的引入,破坏了1-丁烯链段的规整排列,造成结晶度降低,力学性能下降。B-P的剪切速率增加到某一临界值时,材料内部结构发生改变,1-丁烯链段和丙烯链段同时开始运动,发生了剪切变稠,共聚物黏度变大,不易成膜。