PIPD纖維制備及性能研究.pdf

1、本文主要對(duì)高性能有機(jī)纖維聚2,5-二羥基-1,4-苯撐吡啶并二咪唑(PIPD,也稱M5)的中間體和單體合成方法進(jìn)行優(yōu)化、摸索其聚合工藝、研究其性能,從而為我國(guó)PIPD纖維的規(guī)?；凸I(yè)化生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
　　以經(jīng)甲苯重結(jié)晶提純后的2,6-二氨基吡啶(DAP)為原料,采用發(fā)煙硝酸/發(fā)煙硫酸體系一步法、硫酸鹽再硝化兩步法和KNO3/濃硫酸體系一步法三種方法合成了中間體2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶(DADNP),并確定KNO3/

2、濃硫酸體系一步法為最佳硝化反應(yīng)工藝。以自制W-2型RaneyNi為催化劑,通過催化加氫方法制得2,3,5,6-四氨基吡啶鹽酸鹽(TAP·3HCl·H2O)。通過先芳構(gòu)化再水解的合成方法制得另外一種單體2,5-二羥基對(duì)苯二甲酸(DHTA)。通過脫HCl方法,原位聚合得到PIPD聚合物,并采用干噴濕紡紡絲方法紡制出連續(xù)PIPD纖維。
　　采用傅里葉紅外光譜,氫核磁和碳核磁對(duì)中間體、兩種單體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。經(jīng)高效液相色譜測(cè)試硝化中間體D

3、ADNP粗產(chǎn)品純度達(dá)到95.80％,經(jīng)提純的催化加氫產(chǎn)物TAP·3HCl·H2O純度達(dá)到99.71%,單體DHTA粗產(chǎn)品純度達(dá)到99.89%。
　　利用傅里葉紅外光譜,激光拉曼光譜和X射線衍射對(duì)制得PIPD纖維結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。利用掃描電鏡和原子力顯微鏡對(duì)纖維表面形貌進(jìn)行表征,結(jié)果表明所制得PIPD纖維直徑在18-20μm之間,表面較光滑。利用烏氏粘度計(jì)經(jīng)五點(diǎn)法測(cè)試得到PIPD聚合物特性粘度為19.50dL·g-1,粘均相對(duì)分子質(zhì)量

4、為25570.51g·mol-1。通過實(shí)驗(yàn)證明從19到25h,聚合時(shí)間越長(zhǎng),聚合物特性粘度和粘均相對(duì)分子質(zhì)量越大。將PIPD纖維浸泡在多聚磷酸(PPA)中7天后測(cè)量其粘均相對(duì)分子質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)強(qiáng)質(zhì)子酸僅使其分子量小幅度下降,證明所制得PIPD纖維在酸中有較好的穩(wěn)定性。經(jīng)測(cè)量,PIPD纖維的拉伸強(qiáng)度為1.99GPa,表明其具有良好的力學(xué)性能。動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試結(jié)果表明,所制PIPD纖維表面能為47.67mN·m-1,PIPD/環(huán)氧E-51微復(fù)合材