聚酰亚胺纤维的制备及其结构研究

将均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4’-二氨基二苯醚(ODA)在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中进行溶液聚合得到聚酰胺酸(PAA)溶液,并用该溶液进行干湿法纺丝得到PAA纤维,分别用化学酰亚胺化法和热酰亚胺化法得到聚酰亚胺(PI)纤维。研究了凝固浴组成和工艺条件对PAA形态结构和纤维性能的影响,以及不同酰亚胺化方法对PI纤维形态结构和性能的影响。结果表明:以甲醇为凝固浴制备的PAA初生纤维,无孔致密,最高拉伸强度和初始模量分别为2．21 cN/dtex和40．73 cN/dtex;采用化学酰亚胺化法制得的PI纤维中存在少许孔洞缺陷,其强度较低,热酰亚胺化法制得的PI纤维无孔致密,其强度和模量分别达到2．83 cN/ dtex和43．4 cN/dtex。     

部分环化三元共聚聚酰胺酸初生纤维的制备

采用均苯四甲酸酐（PMDA）和4,4’-二氨基二苯醚（ODA）、对苯二胺（PPDA）在溶剂N,N’-二甲基乙酰胺（DMAc）中低温共聚,并在PAA中继续加入一定量酰亚胺化试剂,从而合成部分环化聚酰胺酸（PAA）,以甲醇和水混合溶液为凝固浴通过干湿法纺丝纺制出部分环化PAA纤维。研究了不同浓度的凝固浴、不同量的环化剂对初生纤维结构与力学性能的影响。乙酸酐与二胺摩尔比为0．7,40％甲醇水溶液为凝固浴时,制备PAA初生纤维强度达1．530cN／dtex。     

三元共聚聚酰亚胺纤维的制备

针对均苯四甲酸二酐和4,4′-二氨基二苯醚体系两步法制备的聚酰亚胺(PI)纤维强度比较偏低的问题,加入刚性单体对苯二胺,在N-甲基吡咯烷酮中进行三元共聚得到聚酰胺酸(PAA),选用水和乙醇的混合溶液为凝固浴通过干湿法纺制出PAA纤维。对PAA纤维进行不同倍数的拉伸,然后通过优化酰亚胺化条件制得了致密的PI纤维,处理温度在400℃时,其强度和模量可分别达到4．29 cN/dtex和389 cN/dtex。     

ODA-PMDA型聚酰亚胺纤维的回收研究

采用水解法回收4,4'-二氨基二苯醚-均苯四甲酸二酐(ODA-PMDA)型聚酰亚胺(PI)纤维,探讨了氢氧化钠(NaOH)溶液浓度、反应时间对ODA收率的影响以及冷却温度对PMDA收率的影响。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(~1H-NMR)对水解产物的结构进行了表征。结果表明:最佳的反应条件为NaOH超纯水溶液质量分数30%,PI纤维分3次加入到NaOH超纯水溶液中,加入比例依次为50%,30%,20%,反应时间分别为2,2,4 h,回收的ODA收率为99.3%;将反应滤液酸化,蒸馏出多余的溶剂后冷却至0~5℃,再将分离出的均苯四甲酸升华回收得PMDA,收率为98.6%;FTIR及~1H-NMR分析表明PI纤维水解回收得到的ODA和PMMA为目标产物。     

共聚聚酰亚胺纤维的结构与性能

将均苯四甲酸二酐（PMDA）／4,4＇-二苯醚二胺（ODA）／2-对氨基苯基-5-氨基苯并咪唑（PABZ）共聚体系的聚酰胺酸（PAA）溶液进行湿法纺丝,制成PAA纤维,采用热亚胺化的方法制得聚酰亚胺（PI）纤维。研究了不同的纺丝及其后处理条件对PI纤维结构性能的影响。结果表明：当聚合物中PABZ含量较高时,PAA初生纤维拉伸比较高,热亚胺化温度高,PI纤维的力学性能显著提高。当PABZ／ODA摩尔比为7／3,PAA初生纤维拉伸比为2．48,热处理温度512℃,处理时间5rain时,PJ纤维力学性能最好,其拉伸强度和初始模量分别为10．2,322cN／dtex,PI纤维热性能较好,在510℃左右仍有较好的热稳定性,其玻璃化转变温度为410～433℃。扫描电镜观察和广角X射线衍射分析表明,较高的热亚胺化温度会导致PI纤维内部出现裂纹,结晶度较低为16．63％。     

共聚聚酰亚胺纤维的制备及其性能研究

采用4,4’-二氨基二苯醚和1,6-己二胺(HDA)为二胺单体,与均苯四甲酸酐(PMDA)在二甲基乙酰胺(DMAc)中共聚得到聚酰胺酸(PAA)纺丝原液,通过干法纺丝工艺路线纺制PAA初生纤维,利用热酰亚胺化制备了共聚型聚酰亚胺(PI)纤维;通过红外光谱分析、动态力学分析、热重分析、X射线衍射等手段分析了PI纤维的力学性能及热性能。结果表明:红外光谱分析发现HDA的长亚甲基链引入到PI的链中;当HDA质量分数为20%时,PI纤维的断裂强度和模量分别为5.1 cN/dtex和76 cN/dtex;动态力学和热重分析发现,纤维的玻璃化转变温度为315～380℃,热稳定性在400℃以上;纤维经热处理后聚集态结构存在一定的有序性。     

聚苯胺/聚酰胺导电初生纤维形态结构的研究

以聚苯胺 ( PANI)为导电组分 ,聚酰胺 -11为基体 ,浓硫酸为溶剂制备纺丝浆液 ,采用湿法纺丝路线纺制导电纤维。当 PAN I在纤维中的质量分数为 5 %和 12 %时 ,纤维的电导率分别提高到10 -5S/ cm和 10 -2 S/ cm。采用扫描电子显微镜 ( SEM)研究了凝固浴中酸的含量以及纺丝浆液中 PANI的含量对初生纤维形态结构的影响 ,并探讨了初生纤维的微观结构对纤维的拉伸性能的影响     

凝固浴氨化对PAN湿法纺丝凝固行为的影响

在二甲基亚砜/水(DMSO/H_2O)凝固体系中加入氨水,以pH值控制凝固浴氨化程度,研究了凝固浴氨化对聚丙烯腈(PAN)湿法纺丝凝固行为的影响;采用扫描电子显微镜表征PAN初生纤维的皮层结构,采用卡尔费休水分仪和气相色谱仪研究了氨化对水和DMSO扩散系数的影响。结果表明:当凝固浴pH值为8.0时,PAN初生纤维的皮层最薄;随着凝固浴pH值的增大,水的扩散系数逐渐减小,DMSO的扩散系数(D_(DMSO))先减小后增大,当pH值为8.0时,D_(DMSO)出现最小值;氨化的作用机理是通过氨与水和DMSO分子间的氢键作用来实现的。     

共缩聚聚酰胺酸和聚酰亚胺的微波辐射合成研究

在N,N′-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中,选用3,3,′4,4′-二苯酮四羧酸二酐(BTDA)、均苯四甲酸酐(PMDA)和4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为单体,微波辐射低温溶液缩聚合成一种共缩聚聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸(PAA),然后亚胺化脱水环化生成共缩聚聚酰亚胺(PI)。通过特性黏数([η])、红外光谱(FT-IR)和热重分析(TGA)对聚合物进行了结构表征和性能测试。结果表明,微波辐射溶液聚合能够提高PAA的特性黏数及产率,微波的引入大大缩短了反应时间;IR表明,在1778 cm-1和1723 cm-1处观察到聚酰亚胺特征峰;TG表明,PI在氮气中535℃左右开始降解,10%热失重温度(Td10%)为587℃。     

三元共聚聚酰亚胺初生纤维结构与性能的研究

以BTDA-TDI/MDI(P84)三元共聚聚酰亚胺(PI)粉末为原料,采用湿法纺丝技术制备BTDA-TDI/MDI三元共聚PI初生纤维,并对其结构和性能进行表征。实验结果表明:三元共聚PI初生纤维的最高抗断裂强度为0.65 cN/dtex;纺丝浆液PI质量分数19%时所得初生纤维表面较光滑;凝固浴溶液NMP质量分数70%时初生纤维结晶度分别比质量分数60%和80%时结晶度大;不同NMP质量分数凝固浴溶液所得初生纤维的热稳定性相差不大。     

凝固浴温度对Ionicell纤维结构及性能的影响

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)为溶剂,水为凝固浴,α-纤维素质量分数95.5%的棉浆为原料,通过干湿法纺丝制备再生纤维素(Ionicell)纤维。探讨了凝固浴温度对纤维结晶结构以及力学性能的影响。结果表明:在其他相同条件下,随着凝固浴温度的升高,纤维的结晶度、双折射和非晶区取向都呈现先增大后减小的趋势,纤维的断裂强度、初始摸量也呈先增大后减小的趋势,当凝固浴温度为20℃时纤维的力学性能最佳,断裂强度为2.98 cN/dtex,断裂伸长率为3.5%,初始模量为59.7 cN/dtex。     

聚酰胺酸酰亚胺化条件及其对聚酰亚胺力学性能的影响

采用均苯四酸二酐(PMDA)和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)为单体,N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,合成了黏度为1.87 dL/g的聚酰胺酸(PAA)。对聚酰胺酸分别进行了热酰亚胺化和化学酰亚胺化处理,研究了完全酰亚胺化所需的条件以及不同酰亚胺化方式对聚酰亚胺(PI)纤维条断裂强度的影响;对PAA初生纤维条进行拉伸和酰亚胺化处理的顺序不同,所得到的聚酰亚胺(PI)纤维条的力学性能不同,采用先酰亚胺化再拉伸的方法能得到力学性能更优异的聚酰亚胺(PI)纤维条。     

高压静电纺丝法制备聚酰亚胺超细纤维无纺布膜

采用制备聚合物纳米纤维的一种简易的重要基本方法,即静电纺丝技术,以实验室合成的聚酰胺酸（PAA）溶液为纺丝溶液,采用自制静电纺丝机进行电纺得到PAA纤维无纺布膜。采用傅立叶变换红外光谱分析技术对无纺布膜的化学结构进行了表征分析;由PAA及聚酰亚胺（PI）无纺布膜的谱图吸收峰对比分析得知,纤维热酰亚胺化的程度是比较完全的;但由相应吸收峰对比分析得知,热酰亚胺化的程度并没有达到100％。     

聚酰胺酸的合成及其酰亚胺化研究

采用均苯四酸二酐(PMDA)和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)为单体,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,合成聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸(PAA)。研究了溶剂体系、反应温度、时间、投料比和总固含量等因素对所得聚酰胺酸特性黏度的影响。试制了聚酰胺酸和聚酰亚胺(PI)薄膜,对其进行了红外光谱分析及力学性能测试。     

Structure and properties of novel PMDA/ODA/PABZ polyimide fibers

A series of random copolyamic acid were synthesized from various ratios of two diamines 4, 4′‐oxydianiline (ODA) and 2‐(4‐aminophenyl)‐5‐aminobenzimidazole (PABZ) by polycondensation with pyromellitic dianhydride (PMDA) in N‐methyl‐2‐pyrrolidone (NMP). Their inherent viscosities were in the range of 1.89–2.91 dl/g. The polyamic acid (PAA) solution drops were spun into fibers by the wet spinning process. The polyimide (PI) fibers were obtained from PAA fibers after drawn and treated in heating tube. The fibers were characterized by fourier transform infrared (FTIR), wide X‐ray diffraction (WAXD), scanning electron microscope (SEM), thermal gravimetry analysis (TGA), dynamic mechanical analysis (DMA), and tensile testing. WAXD showed these PI fibers were basically amorphous. The tensile strength and initial modulus of the PI fiber reached 1.53 and 220.5 GPa when diamine ratio of PABZ/ODA was 7/3, which were almost three times and 30 times over that of the PMDA/ODA PI fibers. TGA showed that the PI fibers were thermally stable with 10% weight losses recorded in the range of 492–564°C under nitrogen atmosphere, and their glass transition temperature (T_g) were found to be 410–440°C by DMA with increasing PABZ content from 30 to 70%. POLYM. ENG. SCI., 2008. © 2008 Society of Plastics Engineers     

Properties,morphology and structure of BPDA/PPD/ODA polyimide fibres

Abstract

A family of random co-poly(amic acid)s containing 4,4′-oxydianiline (ODA) moiety were synthesised in N,N′-dimethylacetamide. The co-poly(amic acid) solutions were used as spinning dope for dry jet wet spinning process into as spun poly(amic acid) (PAA) fibres. The polyimide (PI) fibres were obtained from PAA fibres after being imidised and drawn in furnace. The processability and mechanical properties of the fibres were notably improved by incorporating ODA into 3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride/p-phenylenediamine (BPDA/PPD) backbone. The best strength and modulus of BPDA/PPD/ODA PI fibre (diamine mole ratio of PPD/ODA?=?85∶15) attained 2·25 and 96·5 GPa respectively, which were approximately three times the tenacity of the BPDA/PPD PI fibre. The SEM image showed that the cross-section of each stage fibres was round and void free. In addition, ‘skin–core’ and microfibrillar structure were not observed. The thermal properties of PI fibres were also investigated. The results showed that the PI fibres have excellent thermal stability; moreover, the dimensional stability and structural homogeneity of the fibres were significantly improved by heat drawn stage. T_g was found to be ～290°C by thermomechanical and dynamic mechanical analyses. The X-ray (wide angle X-ray diffraction and small angle X-ray scattering) experiments indicated that the ordering degree of longitudinal and lateral stacks, as well as the molecular orientation of PI fibre, was improved in the preparation process of fibres. Furthermore, the mechanical properties of fibres are profoundly affected by the heat drawn conditions.     

凝固条件对羽毛角蛋白／PVA初生纤维结构与性能的影响

采用还原法从羽毛中提取角蛋白,制得羽毛蛋白质粉,再将其与聚乙烯醇（PVA）共混进行湿法纺丝,制备羽毛角蛋白／PVA共混纤维;借助X射线衍射、扫描电子显微镜等,研究了凝固浴温度和浓度对初生纤维力学性能、结晶结构、形态结构的影响。结果表明：较高的凝固浴浓度和凝固浴温度有利形成物理机械性能良好的初生纤维;羽毛角蛋白／PVA初生纤维的结晶度在50％左右,其结晶度和结晶尺寸受凝固浴温度和浓度的影响;可以通过改变凝固浴温度和浓度条件,得到沟槽比较浅表面光滑的初生纤维。