部分亚胺化聚酰胺酸盐制备聚酰亚胺材料及其性能研究

摘要

聚酰亚胺(PI)具有优异的机械性能、化学稳定性、高弹性模量、良好的防辐射性能以及低的吸水性能,越来越受到各国的重视,并在原子能工业、空间环境、救险航天、国防建设、新型建筑、高速交通、海洋开发、体育器械、新能源、环境产业以及防护工具等领域中得到了越来越广泛的应用。然而传统的由聚酰胺酸(PAA)通过两步法制备聚酰亚胺的方法存在着不足,如:聚酰胺酸易降解,不易长时间存储;受合成和工艺影响,力学性能还不高;聚酰亚胺纤维的工业化生产还比较困难,价格也比较高。为了解决这些问题,近年来越来越多的研究人员开展了对其它聚酰亚胺前躯体的研究,本课题设计研究了一种新的聚酰亚胺前躯体—部分亚胺化聚酰胺酸盐(PI-PAAS),研究了其水解稳定性,以此前躯体制备出PI薄膜和纤维,并对其性能进行了研究。
　　本课题主要研究内容和结论如下:
　　1.合成出一种新的聚酰亚胺前躯体—PI-PAAS,并通过1H NMR,FT-IR谱图对其化学结构进行证实。
　　2.通过比较PAA溶液和PI-PAAS溶液的特性粘度以及PAA和PI-PAAS初生薄膜(未完全亚胺化)的力学性能随存储时间的变化,发现PAA溶液的特性粘度和PAA初生薄膜的力学性能随时间的延长逐步降低,特别在前5天,降低尤为明显;而PI-PAAS的特性粘度和初生薄膜力学性能则基本保持不变,说明PI-PAAS有着很好的存储稳定性。
　　3.以PAA、PI-PAAS及PAAS为前躯体,通过热亚胺化法制备出不同的PI薄膜, XRD、SEM测试发现PI-PAAS为前驱体制备的PI薄膜内部结构更致密,结晶度更高;力学性能和热学性能测试发现,由PI-PAAS为前躯体的PI薄膜的力学性能和热性能均好于由PAA和PAAS为前躯体得到的PI薄膜。
　　4.通过对PAA和PI-PAAS溶液纺丝性能的研究发现,PAA纺丝溶液在湿法纺丝凝固浴中凝固性能不佳,连续纺丝比较困难,而PI-PAAS有良好可纺性;对纺丝工艺进行了研究,并以甲醇水溶液为凝固浴,制备出PI-PAAS初生纤维,再经过拉伸热处理得到最后的PI纤维,并在此基础上制备出PI/PAN复合纤维。
　　5.研究了温度对PI和PI/PAN纤维的影响,发现不同温度下,纤维的表观颜色都有所不同,其内部分子结构也有差别,但在超过350 oC温度处理下,两种纤维中的PI成分都能完全亚胺化。通过力学性能和热重分析可得:PI/PAN复合纤维的力学性能和热性能更好。

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第一章 绪论

1.1 聚酰亚胺概述

1.2 聚酰亚胺的合成

1.3 聚酰亚胺材料的制备

1.4 展望

1.5 课题研究的内容

1.6课题研究的意义

参考文献

第二章 部分亚胺化聚酰胺酸盐的合成

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 测试与表征

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

参考文献

第三章 聚酰亚胺薄膜的制备及其性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 测试与表征

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

参考文献

第四章 PI纤维的湿法纺丝及PI/PAN复合纤维的制备

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 测试与表征

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

参考文献

第五章 全文总结

攻读硕士期间发表的论文

致谢