以ODPA为二酐聚合纺制的聚酰亚胺纤维
日期：2018-12-25 10:49
K.D. Dorsey等采用商品名为 Larc-1A(4,4′-ODPA-3,4′-ODA体系)的热塑性聚酰亚胺粉末(图3-33)进行熔融纺丝,350℃经过孔径为0.34mm的8孔挤出机,通过调控挤岀速度和卷绕速度得到初生聚酰亚胺纤维，然后在稍高于玻璃化转变温度的条件下热拉伸得到力学性能不同的聚酰亚胺纤维。纺制的聚酰亚胺纤维不但具备普通聚酰亚胺纤维优异的热稳定性和力学性能,还使得纺丝过程更为简便,省去了凝固浴成型、初生纤维水洗去除溶剂以及酰亚胺化骤。
热形变分析(TDA)结果表明(图3-34),当实验加载为最小的10g时,温度升高到200℃时,纤维开始延伸,且250℃左右时纤维快速变形,随后纤维内部开始发生结晶而形变保持恒定,温度继续升高,纤维由于熔融而发生断裂。当实验加载不断增加时,这些特征所对应的温度逐渐降低,热拉伸使纤维内部发生结晶。
图3-34 DPA-3,4′-ODA 初生纤维在不同加载下的TDA曲线
未经拉伸的ODPA-3,4-0DA聚酰亚胺纤维在拉伸时出现明显的屈服点,伸长率相当大,且伴随着应变强化;而经过热拉伸的纤维,在拉伸时,由于结晶而无屈服点,随着拉伸倍率增加,纤维强度迅速提高,断裂伸长率则迅速下滑。由于热拉伸引起的纤维取向和结晶度增加,通过超声波法测得的模量和通过透射光干涉显微镜测得的双折射率及光密度随着拉伸倍率的变化也能反映出来。在单轴取向聚合物中,材料的取向结晶部分和非结晶部分在很大程度上分别影响材料的双折射及声波模量,初生纤维为无定形结果。低拉伸倍率时,由于取向的自发松弛和优先结晶,非晶取向最多有中等程度的增加;高拉伸倍率时由于晶体限制了取向松弛,非晶区的取向明显增加。
X射线衍射(XRD)同样可以说明初生纤维及拉伸后纤维的结构变化。从二维XRD中可以看出,初生纤维为各向同性的无定形结构;低拉伸倍率时,纤维沿轴向取向,并出现少量结晶;高拉伸倍率时,在子午线方向有明显的衍射环,说明纤维出现高度结晶,赤道线方向的散射强度明显增强。这些结果在XRD的子午线方向和赤道线方向的一维扫描图的峰形及强度变化也均能反映出来。经过热拉伸后,拉伸诱导纤维取向,取向强化纤维中出现各向异性结晶,成为半结晶聚合物;且随着拉伸比增加,纤维各向异性结晶度增加,非晶区取向度也随之增加。此外,差示扫描量热(DSC)实验结果表明,由于拉伸诱导分子各异性结晶,纤维的热行为发生改变,在320℃出现熔融峰,远高于未拉伸纤维玻璃化转变温220℃。 纤维的取向和结晶影响其力学性能，当拉伸倍率高达4.93时，纤维的拉伸强度为0.786GPa，比未拉伸的初生纤维高出4倍，与PP、PET、Nomex、尼龙6等中强度的纤维不相上下。
上一篇：BTDA-MMDA