含雜環(huán)的芳香族共聚酰胺纖維在熱處理過(guò)程中的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、含雜環(huán)的芳香族共聚酰胺纖維（簡(jiǎn)稱(chēng)雜環(huán)芳綸）是一種高強(qiáng)度、高模量、耐高溫以及良好的尺寸穩(wěn)定性的高性能纖維。因?yàn)槠鋬?yōu)異的力學(xué)性能和熱性能，含雜環(huán)的芳香族共聚酰胺纖維廣泛應(yīng)用于軍工、航空、高性能復(fù)合材料等領(lǐng)域。本文是通過(guò)三個(gè)方面來(lái)研究其結(jié)構(gòu)與性能。
　　 熱處理工藝是制備含雜環(huán)的芳香族共聚酰胺纖維的關(guān)鍵工藝之一。熱處理工藝主要考察了熱處理溫度、熱處理時(shí)間對(duì)熱處理纖維的力學(xué)性能的影響。首先通過(guò)動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析(DMA)和熱失重分析(TGA

2、)確定了熱處理溫度范圍，然后研究熱處理溫度、熱處理時(shí)間對(duì)熱處理纖維的力學(xué)性能的影響，并通過(guò)掃描電鏡(SEM)、X射線(xiàn)衍射(XRD)、取向度分析和傅里葉變換紅外光譜(FTIR)來(lái)比較熱處理前后纖維的結(jié)構(gòu)變化。最終確定最佳的熱處理工藝條件:動(dòng)態(tài)熱處理，氮?dú)鈿夥罩?，熱處理溫度?20℃，目前實(shí)驗(yàn)室條件下最佳熱處理時(shí)間為3.7min。并在最佳工藝條件下得到含雜環(huán)的芳香族共聚酰胺纖維的拉伸強(qiáng)度和模量分別為23.86cN/dtex和1041.43c

3、N/dtex。
　　 本文利用熱失重-紅外聯(lián)用、傅里葉紅外、裂解/色譜-質(zhì)譜聯(lián)用及熱失重對(duì)含雜環(huán)的芳香族共聚酰胺纖維的熱性能進(jìn)行詳細(xì)的研究。從熱失重的曲線(xiàn)可以看出，含雜環(huán)的芳香族共聚酰胺纖維在520℃后開(kāi)始發(fā)生分解，其纖維在熱處理前后的熱穩(wěn)定性相差不大，在氮?dú)獾臍夥罩校w維在900℃的殘留率為59％。通過(guò)熱失重-紅外聯(lián)用和傅里葉紅外分析分別對(duì)纖維熱分解釋放的小分子和殘余物進(jìn)行分析，含雜環(huán)的芳香族共聚酰胺纖維超分子結(jié)構(gòu)主鏈從550

4、℃開(kāi)始斷裂，在700℃時(shí)纖維的苯環(huán)、咪唑環(huán)開(kāi)始裂解，在熱分解過(guò)程中釋放出H2O、芳環(huán)結(jié)構(gòu)化合物、CO2、CO、氮氧化物、NH3和HCN等小分子產(chǎn)物。再結(jié)合裂解/色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析可知，含雜環(huán)的芳香族共聚酰胺纖維在500℃-650℃之間裂解產(chǎn)物最多，550℃-650℃之間纖維的分解程度最大，550℃時(shí)纖維的熱分解速率最大。
　　 文本通過(guò)動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析(DMA)測(cè)試了含雜環(huán)的芳香族共聚酰胺纖維在高溫使用下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。雜環(huán)芳綸的