聚芳砜酰胺及纤维的结构与性能研究

论文摘要

本文主要研究了芳砜酰胺共聚物及其纤维的结构与性能、纤维沿纺程的结构和性能演变,以及不同工艺条件对纤维结构与性能的影响,说明纤维工艺、结构和性能之间的关系。首先通过红外光谱（FTIR）、核磁共振光谱（1H-NMR、13C-NMR）分析了不同共聚结构的芳砜酰胺共聚物的化学结构和序列结构,并利用热失重（TG）和差示扫描量热法（DSC）测试研究了共聚物组成与聚合物热性能之间的关系。结果表明,芳砜酰胺共聚物都具有较高的耐热性能,热分解温度都高于420℃,共聚组成的改变对热分解温度没有显著影响,而玻璃化转变温度随着3,3’-二氨基二苯砜（m-DDS）结构比例的增加显著降低。广角X射线衍射（WAXD）结果表明,无论是芳砜酰胺的均聚物还是共聚物纤维,都具备结晶的能力,但对结晶的条件要求比较苛刻,需要在链段取向的条件进行长时间的高温退火处理。其次利用同步辐射广角X射线衍射（WAXD）和小角X射线散射（SAXS）研究了聚芳砜酰胺纤维沿纺程的超分子结构和微观形态结构的演变;并结合扫描电镜（SEM）、密度测试、力学性能测试、动态热力学分析（DMA）和热失重（TGA）等研究了纤维沿纺程的结构和性能的关系。研究表明,纤维沿纺程的密度逐渐增大,致密化程度变大,特别是经热拉伸和热定型后,纤维结晶度以及晶区取向度得到很大提高,有利于提高纤维的力学性能。纤维沿纺程的玻璃化转变温度出现先减小后增大的现象,这与非晶区尺寸和致密化程度有很大关系。经过热拉伸后,纤维内部结构更加紧凑,子午线方向出现明显片晶结构区域,晶态结构逐渐完善,结晶度和晶区取向度明显增加;经过热定型后,纤维的结晶和取向形态都得以优化。最后通过改变加热温度、润湿和干燥方式以及拉伸条件研究了工业生产过程中不同工艺条件对聚芳砜酰胺纤维结构与性能的影响。研究表明,纤维随着热处理温度的升高,纤维内部片晶结构越来越完善,结晶度和取向度都增大,纤维表现出更加均匀的亚微结构;纤维在润湿和干燥处理的过程中,真空干燥处理能够提高纤维的取向度和结晶度,润湿的纤维相对于干燥纤维结晶度下降;随着拉伸倍数的增大,纤维纤度减小,强度增加,纤维的力学性能得到相应的改善,纤维的密度也随着拉伸倍数的增大而增大,说明纤维分子链段内部排列越紧密,结晶程度增大,取向度增大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 芳砜酰胺聚合物的结构性能
• 1.3 聚芳砜酰胺的纺丝工艺
• 1.4 聚芳砜酰胺纤维的结构性能
• 1.5 本文研究目的和意义
• 1.6 研究内容
• 2 聚芳砜酰胺的结构与性能
• 2.1 引言
• 2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 小结
• 3 聚芳砜酰胺纤维沿纺程的结构与性能
• 3.1 引言
• 3.2 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 小结
• 4 不同工艺条件下聚芳砜酰胺纤维的结构与性能
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 小结
• 5 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果目录
• 致谢