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1HNMR，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350oC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。
【作者】唐柏青；
【导师】戴礼兴；
【作者基本信息】苏州大学，材料学，2014，硕士
【关键词】聚酰亚胺；部分亚胺化；聚酰胺酸盐；聚酰亚胺/聚丙烯腈；水解稳定性；力学性能；

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