聚苯硫醚砜纤维和聚芳砜纤维的制备及其性能研究

以2.0 dtex、51mm的聚苯硫醚(PPS)纤维为原料,以双氧水为氧化剂、冰乙酸为催化剂,对PPS纤维进行氧化改性处理,通过改变氧化反应温度和反应时间等工艺条件,制备聚苯硫醚砜(PPSO)纤维和聚芳砜(PASO)纤维,并对改性纤维的结构形貌及性能进行表征。结果表明:在双氧水:蒸馏水:冰乙酸质量比为50:25:25、氧化反应时间为5 h的条件下,当氧化反应温度为25～60℃时得到PPSO纤维,当氧化反应温度升高至80℃时得到PASO纤维;氧化改性过程中,伴随着硫(S)原子流失和聚芳烃的生成,改性纤维中出现大量氧(O)元素,证明PPS纤维被成功氧化改性;氧化处理对纤维的表面形貌影响不大,但纤维力学性能降低;经硝酸溶液浸泡处理后,PPS纤维强度保持率为79.8%,而PASO纤维强度保持率提高到112.2%, PPSO纤维强度保持率高达138.1%,说明氧化改性后的PPS纤维抗氧化能力明显提高。     

基于流变特性探讨聚芳砜酰胺纺丝液的稳定性

利用旋转流变仪研究了聚芳砜酰胺(PSA)纺丝液的稳态和动态流变行为,结果表明:以二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂的聚芳砜酰胺溶液表现出典型的聚合物浓溶液流变特性,在低剪切速率区表现为牛顿流体特性,而随着剪切速率的增大,呈现出切力变稀行为,纺丝液的零切黏度、松弛时间随PSA特性黏度的增大而增大,非牛顿特性增强;证明了PSA纺丝溶液在测试温度范围内处于均质溶液状态,在进一步的动态温度扫描分析中,没有发现溶液的凝胶化转变现象,说明在试验温度范围内,PSA纺丝液处于均质稳定状态。     

聚芳醚砜酮纤维的热性能

采用DSC、TG测定了含联苯结构聚芳醚砜酮 (PPESK)纤维的热性能 ,结果表明 ,纤维的玻璃化温度随砜酮比的增大而提高 ,纤维的起始分解温度大于 463℃。当砜酮比为 15 / 85 ,5 0 / 5 0 ,75 / 2 5时 ,纤维的玻璃化温度分别为 2 5 7.62 ,2 78.64 ,2 79.71℃ ;热分解活化能分别为 15 0 .8,2 19.9,195 .5kJ/mol;热分解反应级数分别为 1,1.76,1级     

梯度热拉伸共聚芳砜酰胺纤维的结构与性能

对共聚芳砜酰胺(PSA)初生纤维进行5级热拉伸,研究了不同拉伸级数下PSA纤维的力学性能、动态力学性能、结晶度、晶区取向度以及片晶结构的变化。结果表明:热拉伸前后的PSA纤维都在425℃左右开始发生分解,热拉伸前后纤维的玻璃化转变温度(Tg)从375℃降为365℃;随着热拉伸的进行,纤维的断裂强度逐步增大,低于Tg进行热拉伸,纤维超分子结构没有明显变化,只发生非晶区的取向;高于Tg进行热拉伸,大分子发生显著的取向和结晶,并形成片晶结构,无定型区沿轴向尺寸增大;纤维经过5级拉伸后,其断裂强度和初始模量分别提高到2.02 cN/dtex和31.88 cN/dtex。     

双向拉伸法制备聚醚砜中空纤维

采用双向拉伸的方法制备了聚醚砜中空纤维,探讨了工艺条件对聚醚砜中空纤维取向度和水通量的影响。结果表明:随着纺丝速度的提高,纤维的取向度上升,水通量下降;在总拉伸倍数不变的前提下,随着凝固浴拉伸倍数的提高,纤维的取向度和水通量都减小;随着填充液压力的提高,纤维的取向度下降,水通量增加;随着凝固浴中二甲基亚砜含量的提高,纤维的取向度先增大后减小,出现了一个最大值,水通量先减少后增加,出现了一个最小值。     

氯化钙对间位聚芳砜酰胺/二甲基甲酰胺溶液的影响

通过黏度法和电导率研究了间位聚芳砜酰胺——聚间二苯砜间苯二甲酰胺(mi-PSA)在二甲基甲酰胺(DMF)/氯化钙(CaCl)2中的稀溶液行为。结果表明:mi-PSA的特性黏度强烈依赖于CaCl2质量浓度的变化,并随着CaCl2质量浓度的增大出现最大值。针对这一现象,采用黏度法研究了CaCl2在DMF中的存在形式,推测CaCl2以[(DMF)4Ca]2+Cl2-形式存在于DMF中,Cl-与mi-PSA中酰胺基团上的氢原子相互作用,导致mi-PSA在DMF/CaCl2中产生聚电解质效应。电导率随CaCl2质量浓度变化的结果同样说明了mi-PSA在DMF/CaCl2中存在着聚电解质效应。     

聚芳硫醚砜(PASS)分离膜的磺化改性研究

在聚芳硫醚砜(PASS)树脂结构上引入磺酸基可以改善其亲水性较差的缺点,从而提高分离膜的水通量,同时提高其抗污染能力。研究采用浓硫酸为溶剂,氯磺酸作为磺化试剂自制磺化PASS(SPASS),并用其制备了PASS/SPASS共混分离膜,探究了SPASS对分离膜性能的影响。结果表明,随着共混膜中SPASS含量的增大,分离膜的支撑层指状孔结构变得更密集,皮层有一定增厚,下部大孔状结果越发明显;SPASS的添加使分离膜的亲水性能得到明显提升,水通量提高,并且截留率保持在一定范围;同时SPASS的引入并未降低分离膜的热性能,且其力学性能得到了一定的提升。     

聚芳醚砜酮溶液凝固相分离的研究

研究了聚芳醚砜酮的N-甲基吡咯烷酮溶液在凝固剂作用下的凝固相分离条件,测定了相分离时凝固剂种类、凝固液浓度、凝固温度和磺化处理对凝固液的凝固值和溶剂临界浓度的影响。结果表明水的凝固值最小,是一种强凝固剂;随凝固剂浓度和温度的提高,凝固值增大,临界浓度基本不变;磺化处理能够提高凝固值,从而缓和相分离剧烈程度。     

聚苯砜对苯二甲酰胺/苝系荧光材料复合静电纺膜的制备与表征

聚苯砜对苯二甲酰胺(PSA)纤维在防护领域具有广泛的应用,笔者在其纺丝溶液中引入苝系荧光功能材料POSS-PDI-POSS,通过静电纺制备了PSA纤维膜。研究了助纺剂聚丙烯腈(PAN)、共溶剂氯仿、荧光功能材料的引入对PSA溶液流变、电导率和纺丝成形性能的影响,发现在PAN添加量为3%(w)、氯仿添加量为6%(w)和0.4%(w)的POSS-PDI-POSS时可制备纤维直径集中分布在250～600 nm的纤维膜,该纤维膜可发射550 nm的黄绿色荧光(490 nm光激发)和发射580 nm的红色荧光(530 nm光激发)。     

热拉伸对PGLA(90/10)纤维降解性能的影响

利用热拉伸获得不同性能与结构形态的PGLA(GA/LA摩尔比=90/10)纤维,并进行体外降解实验。在降解过程中,采用DSC、傅里叶红外光谱、扫描电镜等测试手段对PGLA(90/10)纤维的性能与形态变化进行研究。结果表明,热拉伸显著改变PGLA(90/10)纤维的降解特征。     

预氧化拉伸对PAN基碳纤维结构和性能的影响

借助X射线衍射、元素分析等表征手段,研究了聚丙烯腈(PAN)纤维在预氧化过程中拉伸对纤维孔隙结构、预氧丝氧含量和最终碳纤维力学性能的影响。结果表明:随着拉伸倍数的增大,PAN预氧丝的平均孔径和孔隙率均减小;经一定拉伸后PAN基碳纤维的强度和模量均有所增加,但当拉伸到一定程度后,PAN预氧丝的氧含量呈下降趋势,纤维未形成稳定的耐热梯形结构,PAN基碳纤维力学性能显著下降。     

酚醛纤维和芳砜纶纤维对丁腈橡胶耐烧蚀性能的影响

分析了芳砜纶和酚醛纤维的热稳定性,比较不同用量的芳砜纶纤维和酚醛纤维分别加入丁腈橡胶后,对材料线烧蚀率、抗拉强度、断裂伸长率、密度的影响,并用热失重和扫描电镜分析了造成性能差异的原因。结果表明,在丁腈橡胶中加入芳砜纶酚醛纤维后线烧蚀率会大幅度减小,且酚醛纤维比芳砜纶纤维能更好的降低橡胶的线烧蚀率,添加量为10份时,线烧蚀率最小;扯断伸长率和抗拉强度随纤维用量的的增加而减小,密度随纤维用量的增加而增大。     

Effect of fiber treatment on the mechanical properties of LDPE-henequen cellulosic fiber composites

The degree of mechanical reinforcement that could be obtained by the introduction of henequen cellulosic fibers in a low-density polyethylene, LDPE, matrix was assessed experimentally. Composite materials of LDPE-henequen cellulosic fibers were prepared by mechanical mixing. The concentration of randomly oriented fibers in the composite ranged between 0 and 30% by volume. The tensile strength of these composite materials increased up to 50% compared to that of LDPE. There is also a noticeable increase in Young's modulus for the composite materials that compares favorably with that of LDPE. As expected, the addition of the fibers decreases the ultimate strain values for the composite materials. The thermal behavior of the LDPE-henequen cellulosic fibers materials, studied by differential scanning calorimetry, DSC, showed that the presence of the fibers does not affect the thermal behavior of the LDPE matrix; thus, the interaction between fiber and matrix is probably not very intimate. Preimpregnation of the cellulosic fibers in a LDPE-xylene solution and the use of a silane coupling agent results in a small increment in the mechanical properties of the composites, which is attributed to an improvement in the interface between the fibers and the matrix. The shear properties of the composites also increased with increasing fiber content and fiber surface treatment. It was also noted that the fiber surface treatment improves fiber dispersion in the matrix. © 1997 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 65: 197–207, 1997     

拉伸工艺对PET/PTT复合纤维性能的影响

以310 dtex/48 f聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)复合预向丝为原料,经拉伸后得到PET/PTT复合纤维,探讨了拉伸工艺对PET/PTT复合纤维力学性能和卷曲性能的影响。结果表明:在卷绕速度为500 m/min,拉伸温度160℃,热定型温度150℃的条件下,随着拉伸倍数的增加,PET/PTT复合纤维的断裂强度、沸水收缩率、卷曲收缩率明显提高,断裂伸长率呈下降趋势,卷曲稳定度变化不明显;拉伸温度和热定型温度对PET/PTT复合纤维力学性能和卷曲性能的影响相对较小;拉伸过程中,控制拉伸倍数为1.95～2.00,拉伸温度为140～160℃,热定型温度为130～170℃,PET/PTT复合纤维性能较好。     

凝固与拉伸条件对PAN纤维结构形态的影响

应用X射线衍射仪、声速仪、密度梯度管及扫描电子显微镜研究了在不同凝固条件下拉伸对聚丙烯腈(PAN)纤维结构及表面形态的影响规律。结果表明,拉伸对纤维结构形态的影响受凝固条件不同而不同。在凝固速度较慢时,随着拉伸倍数的增加,纤维的结晶度和晶粒尺寸减小,纤维的取向增加先快后慢;在凝固速度较快时,随着拉伸倍数的增加,纤维结晶度先增加后减小,晶粒尺寸一直减小,取向增加呈S型。拉伸倍数的增大使得纤维的直径变细、表面粗糙度增加、密度增加。     

拉伸条件对高强PVA纤维结构和性能的影响

将聚乙烯醇(PVA)加入到二甲基亚砜(DMSO)和水(质量比94:6)的混合溶剂中,以甲醇为凝固剂,采用干湿法凝胶纺丝,经热拉伸和热定型后,制得高强度PVA纤维。探讨了拉伸工艺对高强PVA纤维结构和性能的影响。结果表明:对于负拉伸为40%,初拉伸2倍,220℃热拉伸9.9倍,热定型2 min的PVA纤维,纤维的结晶结构比较完善,断裂强度为17.8 cN/dtex,初始模量为310.7 cN/dtex;PVA纤维在光学显微镜下观察到的横纹反映出结晶聚集体的光学现象,横纹较多时,纤维的断裂强度和初始模量较高。     

热水浴拉伸对聚丙烯腈初生纤维结构和性能的影响

研究了聚丙烯腈(PAN)初生纤维在热水浴拉伸过程中超分子结构和力学性能的变化。结果表明:PAN初生纤维中的内应力随拉伸温度的升高而减小,随拉伸速率和拉伸倍数的提高而增大;初生纤维在热水浴中的玻璃化转变温度约为80℃,当水浴温度低于和高于80℃时,纤维分别发生冷拉和高弹形变;PAN初生纤维的结晶度和晶区取向度随拉伸温度的升高先增大后减小,随拉伸速率和拉伸倍数的升高而增大。     

热处理对PTT短纤维力学性能的影响

研究了PTT短纤维热处理前后的力学性能,并与PET纤维进行了对比。结果表明,PTT短纤维具有优良的弹性性能,其断裂伸长率和弹性回复比PET纤维高。经100℃热处理后,PTT纤维的强伸性能降低,在应力1.0cN和10%伸长下的弹性显著减弱,说明热处理对PTT的弹性性能具有较大的影响。     

热处理对PET/PTT复合纤维力学性能的影响

对不同线密度的聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚对苯二甲酸丙二醇酯(PET/PTT)复合纤维分别进行干热处理,常压沸水处理,120℃及0.2MPa的高压沸水处理,研究了其热处理前后的力学性能。结果表明:PET/PTT复合纤维经常压沸水处理后,初始模量下降,断裂伸长率及断裂功增大,断裂强度略有减小;复合纤维经高压沸水处理后,其力学性能明显提高,常压沸水处理其次,干热处理则变化不大;复合纤维经干热处理后,其初始模量、断裂强度、断裂伸长率及断裂功随温度的升高均先升高后降低,150℃时达到最大。