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ppek纺丝工艺及其纤维性能、结构研究

PPEK纺丝工艺及其纤维性能、结构研究

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作者：袁永佳大连理工大学

学位级别：硕士

含二氮杂荼酮结构聚芳醚类聚合物是目前耐热等级最高的可溶性聚合物,其中含二氮杂荼酮结构聚芳醚酮(ppek)玻璃化转变温度为263℃,具有良好的化学稳定性和机械强度。在航天、军工、电子等领域取得了广泛应用,为进一步扩大ppek的应用领域,... 详细信息

含二氮杂荼酮结构聚芳醚类聚合物是目前耐热等级最高的可溶性聚合物,其中含二氮杂荼酮结构聚芳醚酮(ppek)玻璃化转变温度为263℃,具有良好的化学稳定性和机械强度。在航天、军工、电子等领域取得了广泛应用,为进一步扩大ppek的应用领域,对ppek纤维的开发势在必行。通过ppek膜热拉伸对其力学强度影响的研究,得出热拉伸能大幅提高ppek的力学强度,热拉伸2.3倍后ppek膜的拉伸强度即可提高70%,由此可以推断制备高性能ppek纤维切实可行。由对ppek溶液性质的研究得出ppek溶液属于假塑性流体,不具备溶致液晶性,因此目前制备高模高强纤维所用的热点技术干喷湿纺不适合ppek的纺丝,确定用于法纺丝或湿纺纺丝制备ppek纤维。本文首次分别用湿法纺丝和干法纺丝技术制备了ppek纤维,湿法纺丝所制备的纤维结构致密度差,力学性能不高,远不及干法纺丝制备的ppek纤维。因此重点探讨了干法纺丝条件并对干纺所得纤维的表观形貌、力学强度、热性能、聚集态结构、热拉伸处理进行了初步研究。结果表明,ppek纤维具有较好的力学性能和热稳定性能,纤维玻璃化转变温度为262℃;5%、10%热失重温度分别为305℃和507℃;拉伸强度为273MPa,热拉伸处理可显著提高纤维的拉伸强度,强度提高约63%。XRD分析表明ppek纤维属于无定形结构,但纤维的取向度相对于ppek膜来说有很大提高。深入分析了ppek纤维的取向结构,通过计算ppek未拉伸膜和ppek纤维的径向分布函数(RDF)得出,ppek未拉伸膜内沿同一方向两分子链的平均间距约为4.86A,ppek纤维内平行于纤维轴向的两条相邻分子链平均间距为4.77A,表明纺丝过程使得ppek分子链发生了沿纤维轴向方向上的取向。

关键词： ppek纤维湿法纺丝干法纺丝无定形结构径向分布函数

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