热亚胺化过程中气氛和拉力对BPDA-PDA聚酰亚胺纤维结构与性能的影响

作者：杨文轲; 刘芳芳; 张恩菘; 邱雪鹏; 姬相玲

来源：高等学校化学学报, 2017, 38(01): 150-158.

• 聚酰亚胺纤维
• 聚酰胺酸
• 热亚胺化
• 气氛
• 拉力

研究了3,3’,4,4’-联苯四酸二酐-对苯二胺(BPDA-PDA)型聚酰胺酸(PAA)纤维热亚胺化过程中气氛和拉力对聚酰亚胺(PI)纤维结构和性能的影响.热处理过程中,恒温处理5 min时,虽然不同气氛下纤维的表面形貌并无明显差异,但N2气下所得纤维的力学性能明显优于空气下的样品,N2气保护作用下,最高断裂强度和初始模量分别达到1.25和65.0 GPa.恒温处理40 min时,N2气对纤维表面形貌有明显的保护作用.但对于力学性能,气氛的影响仅在450℃时表现得非常明显.低于450℃时,长时间的热处理成为影响纤维力学性能的主要因素,气氛的影响变得不明显.高于450℃时,在N2气和空气中的纤维皆发生明显的降解,从而严重影响其力学性能.热亚胺化过程中施加的拉力会促进纤维热酰亚胺化过程中的膨胀.随着拉力的增加PI纤维长度增加,同时直径减小.PI纤维轴上(004)晶面的间距、晶粒尺寸、线性热膨胀系数(为负值)的绝对值及玻璃化转变温度都随热处理时拉力的增加而增大.纤维的断裂强度随拉力的变化基本保持在0.90GPa左右,断裂伸长率随着拉力增加稍有下降,纤维的初始模量随拉力的增大而增加.

• 单位
  中国科学院长春应用化学研究所; 高分子物理与化学国家重点实验室; 中国科学院大学