聚酰亚胺/聚丙烯腈共混纤维
日期：2019-03-20 14:47
图1 不同PAN含量下PAA/PAN共混初生纤维和PI/PAN共混纤维的力学性能
聚丙烯腈(PAN)纤维与聚酰亚胺纤维的制备方法相似,也可采用湿法纺丝、干-湿法纺丝和熔融纺丝等方法进行制备。这种原丝经一定温度的预氧化处理后,能够形成分子尺度上的梯形稳定结构并提升材料的耐燃性能。此后,纤维再经高温碳化处理,即可制成高弹性模量的碳纤维。基于聚酰胺酸及PAN初生纤维在制备方法上的相通之处,两者在材料共混、纤维制备过程及其相互作用与纤维材料的性能关系等方面的研究空间相对广阔。市场上,聚酰亚胺纤维造价较高,而PAN纤维相对价格低廉,利用聚酰胺酸与PAN按优化比例进行共混改性,再经纤维制备及热处理获得共混纤维,能够达到一定的性能要求,有利于降低纤维材料在使用中的成本,获得更大的经济效益。
北京化工大学的武德珍教授等公布了一种聚酰亚胺/聚丙烯腈共混纤维及其制备方法,如图5-31所示。首先利用二酐和二胺制备聚酰胺酸(PA)溶液,然后用与聚酰胺酸相同的溶剂溶解聚丙烯腈聚合物粉体。所采用溶剂可以为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺。将上述聚酰胺酸和聚丙烯腈聚合物溶液在氮气保护下按 PAA/PAN不同比例混合均匀,获得纺丝前躯体,真空脱泡,湿法纺丝,获得 PAA/PAN初生共混纤维。初生共混纤维进行热处理,完成共混纤维中PAN组分的预氧化过程及聚酰胺酸的酰亚胺环化过程,获得PPAN纤维。
通过对不同温度处理的共混纤维红外光谱研究结果表明,PAA组分的热亚胺化与PAN组分预氧化成环过程各自进行。不同PAN含量下共混PAA初生纤维的力学性能变化趋势说明PAN质量分数在3%~21%范围内(图5-32(a),PAN组分对于PAA初生纤维有增韧作用。不同PAN含量下 PIPAN共混纤维的力学性能变化趋势说明PAN质量分数在3%-21%范围内(图5-32(b),热处理后共混纤维力学性能相比于纯聚酰亚胺纤维损失不大,基本能够保持相当水平。
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