所有对位的制备与表征芳砜纶纤维.docx

所有对位芳砜纶纤维的制备与表征李户敏，尹铸，徐兵，武承勋，赵炯心，戴铭国家化学纤维及高分子材料重点实验室，材料科学与工程学院修改，东华大学，上海201620，中华人民共和国通讯作者：赵剑侠（电子邮箱：zjxin@dhu.edu.cn）摘要：聚（ 4,4 - 二苯砜对苯二甲酰胺），简称为所有对位芳砜纶（所有对位PSA）是一种特殊的PSA，由3,30 - 二氨基二苯砜， 4,4 - 二氨基二苯砜和对苯二甲酰氯反应获得的共聚物。但是，随着在PSA结构中对位成分的增加，使得PSA在常见的酰胺类极性非质子溶剂中的溶解性很差并且不能用于湿法纺丝。在本文中，我们发现所有的对位PSA可以很容易地溶解在N，N-Dimethylacetamide（DMAc） / LiCl体系中，然后可以通过湿法纺丝制备所有的对位芳砜纶纤维。所有对位PSA纸浆和纤维的性能的测试可以通过傅立叶变换红外光谱（FTIR ），核磁共振（NMR），扫描电子显微镜，热重分析，动力机械分析，X-射线衍射（XRD）和拉伸强度的测试来完成。拉伸强度，断裂伸长率，所得纤维的结晶度分别为4.4牛顿/分特，15.9％，和33.53 ％左右。结果表明，所有的对位PSA纤维是一种耐高温，并且比普通的PSA纤维具有较好的力学性能的纤维。该纤维的改进的拉伸强度将扩大其应用，将来也许会在某些领域代替Nomex，成为新一代阻燃和耐高温材料。关键词：对位芳砜纶纤维，热稳定性;DMAc/LiCl体系;湿法纺丝收到2012年1月4日，接受2012年4月14日，网上公布2012年5月4日引言根据中国自主知识产权得知：聚磺酰胺（PSAs）纤维是一种高耐热性的纤维。它最早是在1974年由上海纺织科学研究院和发展上海合成纤维研究所共同合成，111芳砜纶纤维属于芳香族聚酰胺聚合物材料。由于共轭芳环的存在并在其分子的额外砜（—SO2—）基团架构主链中，PSA纤维这样的分子结构使得其在在高温下不容易被破坏，相比与其他高性能产品，它具有比芳纶更好的热稳定性，同时， PSA纤维具有优良的物理机械性能，耐高温性能，阻燃性能和染色性能。PSA纤维的最高氧指数可高达33 ，而Nomex的氧指数只有29，这些特点使芳砜纶纤维在高温过滤领域得到应用。此外，芳砜纶纤维可广泛用作绝缘材料，保护性织物，复合材料，膜材料等。早在20世纪80年代，PSA以作为优良的膜材料，被深入研究和广泛用于编制，反渗透，超滤和微滤膜等领域中。近日，PSA纤维又由于成本低，原料足已成为一种新的增强材料，Jiaet al通过在乙烯 - 丙烯 - 二烯弹性体复合材料中加入PSA的短纤维研究其烧蚀和热性能然而，常见的PSA纤维强度在它应用领域中仍然受到限制，提高PSA纤维的强度迫在眉睫。为了解决这个问题，刘等介绍了刚性芳纶和芳基醚加入到PSA的主链和PSA共聚物提高抗张强度并且仍然保持其热稳定性。Yu等研究了上凝固纺丝溶液性质的影响过程中得到的最重要的因素PSA纤维和有关提高最终的机械性能芳砜纶纤维。化学上，常见的PSA是由3、3， - 二氨基二苯砜的合成（3,3， - DDS）， 4,4，共聚物 - 二氨基二苯砜（ 4,4 - DDS）和对苯二甲酰氯（ TPC ）制备而成。PSA 的熔融温度高于分解温度，因此，在PSA应仅被转化为溶液，然后再湿纺，而不是在纤维制备采用熔融纺丝。从较早研究中所撰写的文章中得出，共聚物中4,4，- DDS与3,3，-DDS的比率变化时，PSA的性质也不同：3,3，-DDS的比率较高时有较好的溶解性，而4,4，-DDS比率较高时有较高的弹性模量和抗拉强强度，但是溶解性较差。聚（ 4,4 - 二苯砜对苯二甲酰胺）指的是所有的对位PSA也意味着它仅由4,4-DDS和TPC合成，因此可能会有最好的机械性能。然而，在常见的酰胺类极性非质子溶剂中所有对位的PSA溶解性差仍然使得它非常难以制备纺丝溶液。实验物料固有粘度0.62 dL / g所有对位的PSA是由中国上海有机化学研究所提供，中国科学院，上海，中国作为我们的合作伙伴。氯化锂和N，N-二甲基乙酰胺均从北京化学品购买，且不需要任何进一步纯化即可使用聚合物的合成4,4，-DDS（40.22克）和500毫升的DMAc加入到一个配有机械搅拌器和氮气入口的1000mL的三颈圆底烧瓶中，并将该混合物搅拌，形成均匀的溶液并用冰-盐浴冷却至0℃下。然后将32.89克的TPC分批加入烧瓶中，并且控制反应温度低于20。C。溶液在0℃搅拌1小时后，将9.084克的CaO在室温下加入到该溶液中以中和盐酸，然后再在室温下搅拌1小时。最后将所得混合物倒入水中，滤出沉淀物，用热水和冷水充分洗涤，在索氏提取器用水萃取24小时，真空下在110。C用P2O5干燥。所有对位PSA纤维的制备纺丝装置示于方案1 。所有对位PSA