含氯Armos薄膜的制备与性能研究

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目前商业化最广泛的聚酰胺是传统的纯对位聚酰胺—PPTA(聚对苯二甲酰对苯二胺),但PPTA难溶于有机溶剂,需将聚合物溶于浓硫酸中进行纺丝,对加工设备要求比较高。杂环聚酰胺在PPTA中引入杂环二胺,进一步提高纤维和薄膜的抗拉强度和热稳定性,改善聚合物在有机溶剂中的溶解性,能够直接进行湿法纺丝和制膜。Armos是一种具有优异的力学性能、热稳定性和阻燃性能的杂环聚酰胺,但目前在国内没有实现产业化,技术有待进一步研究。本论文采用低温溶液共聚法对Armos进行改性,制备了三种不同的Armos,并对其进行结构表征和性能测试的分析。本论文探究了在N,N-二甲基乙酰胺/氯化钙(DMAc/Ca Cl2)体系中的聚合工艺,通过考察CaCl2含量、对苯二甲酰氯(TPC)加料次数和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑(DAPBI)含量对Armos比浓对数黏度的影响,获得最佳聚合工艺是CaCl2质量分数4%,TPC分两次添加。通过红外光谱对合成的Armos进行表征,发现合成出了目标产物。通过对聚合物溶液流变测试,探讨其稳态和动态流变性。通过热重分析(TG)、力学性能和阻燃测试对其热性能、机械性能和阻燃性进行分析。在DAPBI摩尔分数为55%时,制膜容易,且薄膜的性能优异。在Armos的基础上引入第三单体—含氯对苯二胺(Cl-PPD和2,5-二氯-1,4-苯二胺)对其进行改性,通过红外光谱表征发现含氯Armos除含有C-Cl的特征吸收峰外,其余特征吸收峰与Armos一致,证明合成出了目标产物含氯Armos。通过力学性能测试发现在Cl-PPD摩尔分数为20%时,抗拉强度较好。因此确定含氯对苯二胺的含量选用Cl-PPD,摩尔分数为20%,在此基础上引入一种新的杂环二胺—2,2’-亚丁基二[5-氨基苯并噁唑],通过红外光谱图证明合成出了含噁唑Armos。通过稳态和动态流变测试显示聚合物溶液是切力变稀的流体。抗拉强度随着含氯对苯二胺(或者2,2’-亚丁基二[5-氨基苯并噁唑])的含量先增加后降低,在Cl-PPD摩尔分数为20%时,含氯Armos的抗拉强度为280MPa,在2,2’-亚丁基二[5-氨基苯并噁唑]含量为10%时,含噁唑Armos最大的抗拉强度为285MPa。由于氯取代侧基的引入,合成的聚合物都具有良好的热稳定性,阻燃性能优异。
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