采用α-TDMACuPc改性PBO纤维及其耐紫外老化性能的研究.pdf

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1、理学硕士学位论文采用α-TDMACuPc改性PBO纤维及其耐紫外老化性能的研究MODIFICATIONANDUV-RESISTANTPROPERTIESRESEARCHINGOFPBOFIBERSWITHα-TDMACUPC王伟平哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TB332学校代码：10213国际图书分类号：620密级：公开理学硕士学位论文采用α-TDMACuPc改性PBO纤维及其耐紫外老化性能的研究硕士研究生：王伟平导师：杨蕾教授申请学位：理学硕士学科：化学所在单位：化工与化学学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔

2、滨工业大学ClassifiedIndex:TB332U.D.C:620DissertationfortheMaster’sDegreeinscienceMODIFICATIONANDUV-RESISTANTPROPERTIESRESEARCHINGOFPBOFIBERSWITHα-TDMACUPCCandidate：WeipingWangSupervisor：Prof.YangLeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpecialty：ChemistryAffiliation：School

3、ofChemistryandChemicalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维以其卓越的机械性能、化学稳定性和阻燃隔热性能广泛的应用在社会生产生活的各个领域，其中包括军事领域中复合材料的增强体部分，高温条件下的耐热材料以及发动机上的隔热材料等。但是，PBO易紫外老化降解的问题，严重限制了其在户外或太空环境下的应用。本论文以提

4、高PBO的耐紫外光老化降解为目的，通过α-TDMACuPc与PBO聚合物的原位共聚反应，制备出PBO-α-TDMACuPc纤维，在确保加入的α-TDMACuPc不影响PBO本体性能的前提下，能够改善PBO的易紫外老化降解问题。首先确定了α-TDMACuPc与PBO聚合物的最佳共聚温度为140℃，制备了PBO及一系列不同α-TDMACuPc含量的改性纤维，为了研究α-TDMACuPc的加入对PBO本体性能的影响，对纤维进行特性粘度和拉伸强度的表征，结果显示改性纤维的粘度和强度随α-TDMACuPc含量增加呈现先增大后减小的趋势；为了研究

5、α-TDMACuPc对PBO分子结构和表面元素的影响，利用FT-IR、UV-Vis分析，证明α-TDMACuPc聚合到PBO分子链中，通过XPS对纤维表面元素分析，发现改性纤维中C、N元素含量高于PBO。其次研究了α-TDMACuPc对PBO耐紫外老化性能的提高，对老化后的纤维进行特性粘度和强度分析，结果显示紫外老化480h后PBO-2.0wt%α-TDMACuPc纤维的特性粘度比PBO提高了130%，拉伸强度提高了55%；对老化后的纤维进行表面形貌分析和晶面结构分析发现α-TDMACuPc的含量越多，老化后纤维的表面破坏程度越弱，α

6、-TDMACuPc的加入保护了纤维晶体结构受紫外光的破坏。对老化后的纤维进行TG、DTG测试，分析结果发现紫外老化480h后改性纤维的初始分解温度提高了40℃，最大分解温度提高了55℃。最后研究了PBO的老化降解动力学行为，发现其老化降解符合一级反应动力学方程，分别求出了30℃、50℃、70℃和90℃的老化降解速率k，并且结果显示PBO的老化降解速率随温度升高而加快，利用Arrhenius公式求出了纤维的老化活化能Ea为9.22kJ/mol。通过实验分析发现α-TDMACuPc是通过高效能量耗散无辐射机理(分子内氢键的质子转移)完成紫

7、外光能量的吸收及释放过程。关键词：PBO；α-TDMACuPc；改性纤维；耐紫外老化；老化动力学-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractPoly-p-phenylenebenzobisoxazole(PBO)fiberiswidelyusedinvariousfieldsofsocialproductionandlifeforitsexcellentmechanicalproperties,chemicalstability,andflameretardantandthermalinsulationproperties.T

8、heseincludereinforcedpartsofcompositematerialsinthemilitaryfield,heat-resistantmaterialsunderhigh-temperaturec