热处理对杂环芳纶结构与性能的影响
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法 纺丝 制得 杂环芳 纶初 生纤 维 。其纺 丝液 质量 分
ｃ ｍ和 ４ ０ ｃ ｍ的纤维中的传播时间， 取５ 组传播时
间的平 均值来 计算 超声 波 的传播 速度 。声速 法求
，
数为 ４ ％， 纺 丝 温度 ４ ０℃ ， 凝 固浴 （ Ｄ Ｍ Ａ ｃ溶 液 ） 质量 分 数为 ２ ０ ％， 温度 ２ ５℃ 。 采 用东华 大 学 自制 的热拉伸 装 置 （ 图１ ） 对 初 生 纤维 在氮 气气 氛 中进 行 动态 热 处 理 ， 其 热 处 理
性无明显变化 。 纤 维 的 线 密 度有 略 微变 小 ， 断裂 强 度 为 ２ ３ ． ８ ｃ Ｎ ／ ｄ ｔ ｅ ｘ ， 弹性模量为 １ ０ ４ １ ． ４ ３ ｃ Ｎ ／ ｄ ｔ ｅ ｘ 。
关键词 ： 芳香族聚酰胺纤维 杂环 热处理 结构 力学性 能 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｑ ３ ４ ２ ． ７ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ ． ０ ０ ４ １ （ ２ ． ０ １ ３ ） ０ ４ ． ０ ０ １ ３ — ０ ４
Ｐ Ｐ Ｄ、 对苯 二 甲酰 氯 （ Ｔ Ｐ Ｃ） 进 行 三 元 共 缩 聚 反 应
取 向度 （ 厂） ： 采用东 华 大学 材料 学 院 Ｓ Ｃ Ｙ 一 １ １ Ｉ 型声速 取 向测量仪 ， 分 别测 定超 声波在 长度 为 ２ Ｏ
制得 含 杂环 的共 聚 芳 香族 聚酰 胺 溶 液 ， 然 后 经 湿
的变 化 ， 作 者研 究 了动 态 热处 理对 自制 杂 环 芳 纶 的结 构 和性能 的影 响 。
１ 实验 Ｉ
１ 一 喂人导盘 ； ２ 一恒温器 ； ３ 一卷绕导盘 ；
一
喂入速度 ； Ｖ Ｒ一 拉 伸 速度 ； ￡一 拉 伸 程
１ ． ３ 分 析测试
热性 能 ： 采用 Ｎ ｅ ｔ ｚ ｓ ｃ ｈ公 司 的 Ｎ ｅ ｔ ｚ ｓ ｃ ｈ Ｔ Ｇ
１ ． １ 原 料及试 剂 － －Ｉ
５ （ ６ ） 一 氨 基－ ２ 一 （ ４ 一 氨基 苯 ） 苯并咪唑（ Ｍ， ） ， 国
产； 对 苯 二 甲酰 氯 （Ｔ Ｐ Ｃ） 、Ⅳ， Ⅳ ． 二 甲基 乙 酰 胺
（ Ｄ ＭＡ ｃ ） 、 对 苯二胺 （Ｐ Ｐ Ｄ） ： 分析纯 ， 国药 集 团化
计算 见 式 （ １ ） ：
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ ． １ ０ — １ ２； 修 改 稿 收 到 日期 ： ２ ０ １ ３ ． ０ ５ － ２ ０ 。
作者简介 ： 唐 国平 （ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 硕士研 究生 ， 研 究方 向为
高性能杂环芳纶的合成 。Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ａ ｐ ｐ ｌ ｅ ｓ ｕ ｇ ａ ｒ ＠１ ６ ３ ． ｔ ｏ ｍ 。
基金项 目：国家 ９ ７ ３计 划资助项 目（ ２ ０ １ １ Ｃ Ｂ ６ ０ ６ １ ０ ３） ， 国家
研 究 与 开 发
Ｃ 合 Ｈ Ｉ Ｎ 成 Ａ 纤 Ｓ Ｙ Ｎ 维 Ｔ Ｈ Ｅ 工 ｎ Ｃ 业 Ｆ ， Ｉ ２ Ｂ ０ Ｅ １ Ｒ ３ ， ３ Ｉ Ｎ ６ Ｄ （ Ｕ ４ Ｓ ） Ｔ ： Ｒ １ Ｙ ３
热 处 理 对 杂 环 芳 纶 结 构 与 性 能 的 影 响
唐 国平 ， 陈 蕾 ， 朱灵 玲 ， 诸 静 ， 于俊荣 ， 胡祖 明
线衍射 （ ＷＡ Ｘ Ｄ） 等手段究热 处理对含杂环 的共 聚芳香族 聚酰胺纤维结 构与性能的影响 。结果 表明 ： 热处 理条件为氮气气氛 ， 温度 ４ ２ ０℃ ， 时间 ４ ｍｉ ｎ ， 拉伸倍数为 １ ； 经过热处理后杂环芳纶的化学结构没有 明显 的变 化。 纤维结晶度由 １ １ ． ２ ％提高到 ５ １ ． ６ ％， 纤维的取向度显著提高 ， 纤维 的表面更加光滑 致密 ； 纤维 的热稳定
（ １ ． 东华大学 纤维材料改性 国家重点实验 室 ， 上海 ２ ０ １ ６ ２ ０； ２ ． 高性能纤维及制品教育部重点实验室 ， 上海 ２ ０ １ ６ ２ ０ ）
摘 要 ： 采用 了热失重分析仪 （ Ｔ Ｇ Ａ ） 、 傅里 叶变换红外光谱 （ ｂ ａ ＇ Ｉ Ｒ） ， 扫描 电子显微镜 （Ｓ Ｅ Ｍ） ， 广 角 ｘ射
２ ０ ９ Ｆ １ 型热失重仪来表征热处理前后的杂环芳纶 热 性能 。将剪 碎烘 干 的纤维 放于 三氧化 二铝 坩锅
中， 质量 ５～１ ０ ｍ ｇ ， 在 空气条 件 下 以 １ ０￣ Ｃ ／ ｍｉ ｎ的
升 温速率 测试 纤维 在 ３ ０～ ９ ０ ０℃ 的热 性能 。 力 学性 能 ： 采 用上 海新 纤 仪器 公 司 Ｘ Ｑ 一 １ Ｃ型
含 杂环 的共 聚芳 香 族 聚 酰 胺 纤 维 ， 简 称 杂环 芳纶 ， 国 内亦称 芳纶 Ⅲ。芳纶 Ⅲ具 有高 强度 、 高模 量、 耐高温 、 耐 化 学 腐蚀 等 优 良性 能 ， 广 泛 应 用 于 防护 装 备 、 耐 温材 料 、 高性 能 复合 材 料 、 光 缆 材 料 等领域 Ｊ 。 目前 芳 纶 Ⅲ主要 由俄 罗 斯 研 制 ， 我
学试 剂有 限公 司产 ； 助溶剂 Ｌ ｉ Ｃ １ ， 分 析纯 ： 常 熟 市
杨 园化 工有 限公 司产 。
１ ． ２ 实 验
纤 维强 伸度 仪与 Ｘ Ｄ 一 １型纤 维 细 度仪 联 用来 表 征
纤 维 的力 学性 能 。
Ｍ，为 第 三 单 体 ， 在 Ｄ ＭＡ ｃ ／ Ｌ ｉ Ｃ Ｉ体 系 中 与
国还处 于小试 和 中试 的研 究 阶段 ， 尚未 规 模 化 生
图 １ 热 拉 伸 装 置 示 意
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｓ ｃ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ｏ ｆ ｈ ｏ ｔ ｄ ｒ ａ ｗｉ ｎ ｇ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ
产， 国 内对 于 芳 纶 Ⅲ的制 备 过程 报 道 比较少 。芳 纶 Ⅲ在经 过热 处 理 之后 ， 其性 能 和结 构 会 有 很 大
ｃ ｍ和 ４ ０ ｃ ｍ的纤维中的传播时间， 取５ 组传播时
间的平 均值来 计算 超声 波 的传播 速度 。声速 法求
，
数为 ４ ％， 纺 丝 温度 ４ ０℃ ， 凝 固浴 （ Ｄ Ｍ Ａ ｃ溶 液 ） 质量 分 数为 ２ ０ ％， 温度 ２ ５℃ 。 采 用东华 大 学 自制 的热拉伸 装 置 （ 图１ ） 对 初 生 纤维 在氮 气气 氛 中进 行 动态 热 处 理 ， 其 热 处 理
性无明显变化 。 纤 维 的 线 密 度有 略 微变 小 ， 断裂 强 度 为 ２ ３ ． ８ ｃ Ｎ ／ ｄ ｔ ｅ ｘ ， 弹性模量为 １ ０ ４ １ ． ４ ３ ｃ Ｎ ／ ｄ ｔ ｅ ｘ 。
关键词 ： 芳香族聚酰胺纤维 杂环 热处理 结构 力学性 能 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｑ ３ ４ ２ ． ７ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ ． ０ ０ ４ １ （ ２ ． ０ １ ３ ） ０ ４ ． ０ ０ １ ３ — ０ ４
Ｐ Ｐ Ｄ、 对苯 二 甲酰 氯 （ Ｔ Ｐ Ｃ） 进 行 三 元 共 缩 聚 反 应
取 向度 （ 厂） ： 采用东 华 大学 材料 学 院 Ｓ Ｃ Ｙ 一 １ １ Ｉ 型声速 取 向测量仪 ， 分 别测 定超 声波在 长度 为 ２ Ｏ
制得 含 杂环 的共 聚 芳 香族 聚酰 胺 溶 液 ， 然 后 经 湿
的变 化 ， 作 者研 究 了动 态 热处 理对 自制 杂 环 芳 纶 的结 构 和性能 的影 响 。
１ 实验 Ｉ
１ 一 喂人导盘 ； ２ 一恒温器 ； ３ 一卷绕导盘 ；
一
喂入速度 ； Ｖ Ｒ一 拉 伸 速度 ； ￡一 拉 伸 程
１ ． ３ 分 析测试
热性 能 ： 采用 Ｎ ｅ ｔ ｚ ｓ ｃ ｈ公 司 的 Ｎ ｅ ｔ ｚ ｓ ｃ ｈ Ｔ Ｇ
１ ． １ 原 料及试 剂 － －Ｉ
５ （ ６ ） 一 氨 基－ ２ 一 （ ４ 一 氨基 苯 ） 苯并咪唑（ Ｍ， ） ， 国
产； 对 苯 二 甲酰 氯 （Ｔ Ｐ Ｃ） 、Ⅳ， Ⅳ ． 二 甲基 乙 酰 胺
（ Ｄ ＭＡ ｃ ） 、 对 苯二胺 （Ｐ Ｐ Ｄ） ： 分析纯 ， 国药 集 团化
计算 见 式 （ １ ） ：
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ ． １ ０ — １ ２； 修 改 稿 收 到 日期 ： ２ ０ １ ３ ． ０ ５ － ２ ０ 。
作者简介 ： 唐 国平 （ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 硕士研 究生 ， 研 究方 向为
高性能杂环芳纶的合成 。Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ａ ｐ ｐ ｌ ｅ ｓ ｕ ｇ ａ ｒ ＠１ ６ ３ ． ｔ ｏ ｍ 。
基金项 目：国家 ９ ７ ３计 划资助项 目（ ２ ０ １ １ Ｃ Ｂ ６ ０ ６ １ ０ ３） ， 国家
研 究 与 开 发
Ｃ 合 Ｈ Ｉ Ｎ 成 Ａ 纤 Ｓ Ｙ Ｎ 维 Ｔ Ｈ Ｅ 工 ｎ Ｃ 业 Ｆ ， Ｉ ２ Ｂ ０ Ｅ １ Ｒ ３ ， ３ Ｉ Ｎ ６ Ｄ （ Ｕ ４ Ｓ ） Ｔ ： Ｒ １ Ｙ ３
热 处 理 对 杂 环 芳 纶 结 构 与 性 能 的 影 响
唐 国平 ， 陈 蕾 ， 朱灵 玲 ， 诸 静 ， 于俊荣 ， 胡祖 明
线衍射 （ ＷＡ Ｘ Ｄ） 等手段究热 处理对含杂环 的共 聚芳香族 聚酰胺纤维结 构与性能的影响 。结果 表明 ： 热处 理条件为氮气气氛 ， 温度 ４ ２ ０℃ ， 时间 ４ ｍｉ ｎ ， 拉伸倍数为 １ ； 经过热处理后杂环芳纶的化学结构没有 明显 的变 化。 纤维结晶度由 １ １ ． ２ ％提高到 ５ １ ． ６ ％， 纤维的取向度显著提高 ， 纤维 的表面更加光滑 致密 ； 纤维 的热稳定
（ １ ． 东华大学 纤维材料改性 国家重点实验 室 ， 上海 ２ ０ １ ６ ２ ０； ２ ． 高性能纤维及制品教育部重点实验室 ， 上海 ２ ０ １ ６ ２ ０ ）
摘 要 ： 采用 了热失重分析仪 （ Ｔ Ｇ Ａ ） 、 傅里 叶变换红外光谱 （ ｂ ａ ＇ Ｉ Ｒ） ， 扫描 电子显微镜 （Ｓ Ｅ Ｍ） ， 广 角 ｘ射
２ ０ ９ Ｆ １ 型热失重仪来表征热处理前后的杂环芳纶 热 性能 。将剪 碎烘 干 的纤维 放于 三氧化 二铝 坩锅
中， 质量 ５～１ ０ ｍ ｇ ， 在 空气条 件 下 以 １ ０￣ Ｃ ／ ｍｉ ｎ的
升 温速率 测试 纤维 在 ３ ０～ ９ ０ ０℃ 的热 性能 。 力 学性 能 ： 采 用上 海新 纤 仪器 公 司 Ｘ Ｑ 一 １ Ｃ型
含 杂环 的共 聚芳 香 族 聚 酰 胺 纤 维 ， 简 称 杂环 芳纶 ， 国 内亦称 芳纶 Ⅲ。芳纶 Ⅲ具 有高 强度 、 高模 量、 耐高温 、 耐 化 学 腐蚀 等 优 良性 能 ， 广 泛 应 用 于 防护 装 备 、 耐 温材 料 、 高性 能 复合 材 料 、 光 缆 材 料 等领域 Ｊ 。 目前 芳 纶 Ⅲ主要 由俄 罗 斯 研 制 ， 我
学试 剂有 限公 司产 ； 助溶剂 Ｌ ｉ Ｃ １ ， 分 析纯 ： 常 熟 市
杨 园化 工有 限公 司产 。
１ ． ２ 实 验
纤 维强 伸度 仪与 Ｘ Ｄ 一 １型纤 维 细 度仪 联 用来 表 征
纤 维 的力 学性 能 。
Ｍ，为 第 三 单 体 ， 在 Ｄ ＭＡ ｃ ／ Ｌ ｉ Ｃ Ｉ体 系 中 与
国还处 于小试 和 中试 的研 究 阶段 ， 尚未 规 模 化 生
图 １ 热 拉 伸 装 置 示 意
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｓ ｃ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ｏ ｆ ｈ ｏ ｔ ｄ ｒ ａ ｗｉ ｎ ｇ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ
产， 国 内对 于 芳 纶 Ⅲ的制 备 过程 报 道 比较少 。芳 纶 Ⅲ在经 过热 处 理 之后 ， 其性 能 和结 构 会 有 很 大