聚酰亚胺纤维的纺制及其结构性能研究

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1、四川大学硕士论文聚酰亚胺纤维的纺制及其结构性能研究材料学专业硕士研究生许伟指导教师叶光斗教授中文摘要聚酰亚胺(PI)纤维具有良好的耐热性、耐辐射性和电绝缘性能，且强度和模量较高，属于高性能纤维。特别是耐辐射性能、电绝缘性能比其它高性能纤维更为优异，因此可以广泛应用于消防、电子、航天航空和军事工业等领域。本文采用均苯四酸二酐(PMDA)和二苯醚二胺(ODA)合成PI的前驱体聚酰胺酸(PAA)，对合成产物进行红外光谱分析和特性枯数测试。重点研究了单体摩尔比和均化时间对溶液特性粘数的影响，目的在于通过对各种

2、影响因素的研究，可以得到分子量高、分子量分布窄、能满足纺丝的要求的聚酰胺酸。本文对PAA溶液进行纺丝，通过凝固值和凝固速度的测量，确定了凝固浴的组成和凝固条件。研究了纺丝方法、溶液性能以及纺丝工艺对纤维性能和形态结构的影响。纺丝方法主要比较了干湿法与湿法的区别：溶液性质包括动力学粘度和特性粘数的影响，另外还研究了均化时间对纤维的影响：纺丝工艺则主要研究纺丝过程中拉伸比的影响。最终通过控制各种影响因素，得到了力学性能良好，横截面致密的PAA纤维。在采用PAA纤维制备PI纤维的过程中，应用两种方法进行酰亚

3、胺化处理，比较了两者对纤维性能和形态结构的影响．在热酰亚胺化过程中，系统研究了处理温度、升温速率、处理时间、PAA纤维缠绕方式及处理氛围对纤维结构和性能的影响，从而得到纤维的最佳热处理方式和条件，最终获得了横截面呈圆形，无孔致密，强度较高的PI纤维。其强度和模量分别达到819MPa和10．5GPa。关键词：聚酰胺酸聚酰亚胺纤维凝固浴酰亚胺化形态结构无孔致密力学性能婴业查兰壁主丝壅PreparationofPolyimideFibersandstudyonitsstructureandpropertie

4、sStudent：WeiXuSupervisor：Prof．GuangdouYeABSTRACTPolyimide(PI)fiberisoneofthehigh-performancefiberswhichhavehighmechanicalpropertiesandexcellentthermalstability,alongwithgoodirradiationresistanceandelectricalproperties，SOitcallbewidelyusedinmanyspecialfi

5、elds，suchasfireprotection,aircraftandaerospaceindustriesandmilitaryfields．However,limitedbysomereasonabouttechniqueandeconomy,onlyafewPIhavebeenusedtOproducePIfibersinsemi-commercialquantitiesuptonow．Inthispaper,akindofpolyamicacid①AA)hasbeensynthesized

6、，丽tllNMPasthesolvent．frompyromelliticdianhydride(PMDA)and4,4'-oxydianiline(ODA)usingsolutionpolycondensation．11糟chemicalstrtzctureofthesolutionhasbeencharacterizedbyFTllLInordertoobtainaPAAsolutionsuitableforspinning，studiesareconcemtratedontheeffectsof

7、molarratiosofthemonomersandthemoleculardistributiononintrinsicviscosity．Thestandardofchoosingthecoagulationbathworemadebytestingthecoagulationvalueandthelengthofgelwhichindicatethecoagulationrate．Water，methanol，andethanolwhichmixedorindependentwereuseda

8、sthecandidateforthecoagulationbath．nleas-spunPAAfiberswerepreparedusingthechoosingbath，theeffectsofthespiningmethodandthecharacterofthesolutionandthetechnicsofthespinningOilthemechanicalpropertiesoffiberanditsmorphologyarediscuss