亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        國內(nèi)外雜環(huán)芳綸的結(jié)構(gòu)及性能分析

        2021-10-31 04:51:08張曉蓮梁書恒梁勁松姜猛進(jìn)
        合成纖維工業(yè) 2021年5期
        關(guān)鍵詞:雜環(huán)芳綸結(jié)晶度

        羅 磊,張曉蓮,梁書恒,梁勁松,高 建,姜猛進(jìn)*

        (1.海軍裝備部,四川 成都 610100;2.海洋化工研究院有限公司,山東 青島 266071;3.四川大學(xué) 高分子科學(xué)與工程學(xué)院,四川 成都 610065)

        雜環(huán)芳綸作為一種高性能有機(jī)纖維,是在對位芳綸基礎(chǔ)上引入含苯并咪唑結(jié)構(gòu)的第三單體進(jìn)行共聚,得到的一種雜環(huán)聚酰胺纖維。雜環(huán)芳綸具有高強(qiáng)高模、阻燃耐熱、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)異性能,在航天航空、電子電氣及軍事防護(hù)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用[1-2]。國外雜環(huán)芳綸代表性產(chǎn)品主要是俄羅斯的APMOC?。國內(nèi)雜環(huán)芳綸的商品名為芳綸Ⅲ,引入的第三單體是5(6)-胺基-2-(4-胺基苯基)苯并咪唑[3],主要研制和生產(chǎn)單位有:中藍(lán)晨光化工研究設(shè)計(jì)院有限公司、廣東彩艷股份有限公司、內(nèi)蒙古合成化工研究所和四川輝騰科技有限公司。其中,中藍(lán)晨光化工研究設(shè)計(jì)院有限公司具備明顯的技術(shù)優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)化水平,實(shí)現(xiàn)了芳綸Ⅲ的穩(wěn)定批量生產(chǎn)和下游產(chǎn)業(yè)應(yīng)用[4]。

        作者對國內(nèi)外代表性雜環(huán)芳綸產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)對比分析,研究了纖維的結(jié)構(gòu)與性能, 以期對國內(nèi)相關(guān)廠家提升工藝技術(shù)水平,制備性能更為優(yōu)異的雜環(huán)芳綸提供指導(dǎo)作用;同時(shí)對找準(zhǔn)我國雜環(huán)芳綸產(chǎn)品的定位,拓展上下游產(chǎn)業(yè)提供借鑒。

        1 實(shí)驗(yàn)

        1.1 試樣

        雜環(huán)芳綸:牌號分別為芙絲特?、APMOC?、F358和F368 、F12,分別由四川輝騰科技有限公司、俄羅斯特維爾化纖公司、中藍(lán)晨光化工研究設(shè)計(jì)院有限公司、內(nèi)蒙古合成化工研究所產(chǎn)。

        1.2 儀器與設(shè)備

        CMT6104電子萬能試驗(yàn)機(jī):濟(jì)南美特斯測試技術(shù)有限公司制;TG 209熱失重分析儀:德國Netzsch公司制;Nicolet 6700傅里葉變換紅外光譜儀:美國熱電公司制;Thermo Kalpal X射線光電子能譜儀:美國Thermo Fisher Scientific公司制;Ultima Ⅳ X射線衍射儀:日本Rigaku公司制;JSM-5900LV掃描電子顯微鏡:日本電子株式會(huì)社制。

        1.3 分析與測試

        力學(xué)性能:使用電子萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測試。其中干紗的力學(xué)性能按照GB/T 19975—2005進(jìn)行,測試條件為標(biāo)距500 mm,拉伸速率250 mm/min;浸膠絲制樣及性能測試按照GJB 348—1987進(jìn)行,測試條件為試樣標(biāo)距254 mm,拉伸速率10 mm/min。

        熱穩(wěn)定性:將纖維制成粉末狀,采用TG 209熱失重分析儀進(jìn)行測試。測試條件為溫度35~800 ℃,升溫速率10 ℃/min,氮?dú)夥諊?,則得到試樣的熱重(TG)曲線。

        化學(xué)結(jié)構(gòu):采用傅里葉變換紅外光譜儀進(jìn)行測試。測試條件為衰減全反射模式,掃描波數(shù)400~4 000 cm-1,分辨率0.09 cm-1,掃描次數(shù)16,得到試樣的傅里葉變換紅外光譜(FTIR)。

        元素含量:將纖維制成粉末狀,采用X射線光電子能譜儀對試樣所含元素種類及含量進(jìn)行表征。

        纖維聚集態(tài)結(jié)構(gòu):將纖維制成粉末狀,采用X射線衍射光譜儀進(jìn)行測試。測試條件為CuKα靶(波長為0.154 06 nm),管電壓為20~60 kV,管電流為20~60 mA,掃描頻率為12 (°)/min,掃描角(2θ)為5°~90°,得到雜環(huán)芳綸的廣角X射線衍射光譜(WAXD)和二維廣角X射線衍射光譜(2D-WXRD)。通過對WAXD光譜分峰擬合,計(jì)算得到纖維的結(jié)晶度[5];由2D-WXRD光譜采用晶軸取向指數(shù)分析法[6],可計(jì)算得到雜環(huán)芳綸晶軸取向指數(shù)(R),具體的計(jì)算方法如下:選取2D-WXRD光譜上最尖銳的衍射光斑,沿同心圓弧方向,選取X射線方位角-90°~90°進(jìn)行掃描積分,得到衍射強(qiáng)度在方位角上的分布曲線。根據(jù)曲線上半峰寬高(H),計(jì)算纖維的R,計(jì)算公式見式(1)[7]:

        R=(180°-H)/180°

        (1)

        表面形貌:將纖維試樣表面真空鍍金,在掃描電壓為20 kV的條件下采用掃描電子顯微鏡(SEM)進(jìn)行觀察并拍照。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 力學(xué)性能

        從表1可看出:雜環(huán)芳綸的拉伸強(qiáng)度較高,其中F358的干紗和浸膠絲的力學(xué)性能最好,強(qiáng)度和模量均最高;綜合干紗和浸膠絲的力學(xué)性能, F368和F12的力學(xué)性能基本處于同一水平,APMOC?的干紗力學(xué)性能較低,但是其浸膠絲的拉伸強(qiáng)度最高;芙絲特?的干紗強(qiáng)度和浸膠絲強(qiáng)度和斷裂伸長率均最低。由于纖維的力學(xué)性能是由其結(jié)構(gòu)決定的,因此,需要對纖維進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,研究雜環(huán)芳綸性能差異的原因。

        表1 雜環(huán)芳綸的力學(xué)性能Tab.1 Mechanical properties of heterocyclic aramid fibers

        2.2 耐熱性能

        對雜環(huán)芳綸的耐熱性能進(jìn)行測試,結(jié)果見圖1。

        圖1 雜環(huán)芳綸的TG曲線Fig.1 TG curves of heterocyclic aramid fibers1—芙絲特?;2—APMOC?;3—F358;4—F368;5—F12

        由圖1可看出:雜環(huán)芳綸分解溫度較高,其起始分解溫度約為500 ℃;在800 ℃時(shí),雜環(huán)芳綸的殘?zhí)柯始s為60%; APMOC?在300 ℃附近存在較小的質(zhì)量損失,其余的雜環(huán)芳綸的TG曲線基本一致。說明雜環(huán)芳綸的耐熱性能較好。

        2.3 化學(xué)結(jié)構(gòu)

        2.3.1 FTIR

        由圖2可以看出:雜環(huán)芳綸的FTIR基本相同,在 3 300 cm-1附近處的峰為酰胺基上的N—H鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰;在 1 600 cm-1附近處出現(xiàn)的峰為酰胺基上的—CO—鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰;在1 500 cm-1附近處的吸收峰為酰胺基中N—H鍵的彎曲振動(dòng)和C—N鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰。這些都是芳綸中酰胺的特征吸收譜帶[8]。1 180 cm-1和1 230 cm-1處的吸收峰為咪唑環(huán)的特征吸收峰[9],由此可知,雜環(huán)芳綸都含有咪唑結(jié)構(gòu)。

        圖2 雜環(huán)芳綸的FTIRFig.2 FTIR spectra of heterocyclic aramid fibers1—芙絲特?;2—APMOC?;3—F358;4—F368;5—F12

        2.3.2 表面元素組成及含量

        雜環(huán)芳綸的X射線光電子能譜(XPS)如圖3所示,其表面元素組成及其含量見表2。

        圖3 雜環(huán)芳綸的XPS圖譜Fig.3 XPS spectra of heterocyclic aramid fibers1—芙絲特?;2—APMOC?;3—F358;4—F368;5—F12

        表2 雜環(huán)芳綸表面元素組成及其含量Tab.2 Surface element composition and contentsof heterocyclic aramid fibers

        由表2可看出:雜環(huán)芳綸的表面元素組成主要為C,N,O,其中F358的含C量較低,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74.55%,其余雜環(huán)芳綸的含C質(zhì)量分?jǐn)?shù)都在80%左右;此外,F(xiàn)358的含N量相對較低,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.33%,而其含O量較高,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24.12%,表明F358纖維表面含有較多的含O基團(tuán),纖維表面極性比其他幾種雜環(huán)芳綸的要高。纖維表面極性差異是F358浸膠絲力學(xué)性能表現(xiàn)突出的原因之一。APMOC?的表面元素組成與芙絲特?基本一致,極性相對較低。

        2.4 聚集態(tài)結(jié)構(gòu)

        2.4.1 結(jié)晶度

        由圖4可以看出:雜環(huán)芳綸在19.9°附近有明顯的結(jié)晶衍射峰,但APMOC?表現(xiàn)出饅頭峰;另外,芙絲特?在21.3°左右還有一個(gè)較小的結(jié)晶衍射峰,這是由于芙絲特?引入第三單體,參與共聚得到聚合物的晶型不同所致。APMOC?的饅頭峰表明,其聚集態(tài)的主要部分為非晶的無定型態(tài)。

        圖4 雜環(huán)芳綸的WAXDFig.4 WAXD patterns of heterocyclic aramid fibers1—芙絲特?;2—APMOC?;3—F358;4—F368;5—F12

        由表3可看出,芙絲特?的結(jié)晶度最高,為49.58%,F(xiàn)358的結(jié)晶度次之,而F368和F12的結(jié)晶度明顯較低;除APMOC?外,F(xiàn)12的結(jié)晶度最低,僅為23.23%。這是由于F12中引入的第三單體顯著地破環(huán)了纖維主鏈的排列規(guī)整性,導(dǎo)致該纖維的結(jié)晶度較低。

        表3 雜環(huán)芳綸的結(jié)晶度Tab.3 Crystallinity of heterocyclic aramid fibers

        2.2.2 取向度

        由圖5可以看出,APMOC?和F12 的衍射光斑略微鈍化,另外3種雜環(huán)芳綸的衍射光斑較為尖銳。

        圖5 雜環(huán)芳綸的WXRD衍射光斑Fig.5 WXRD diffraction patterns of heterocyclic aramid fibers

        由表4可知,雜環(huán)芳綸的R都較高,表明分子鏈沿纖維主軸方向高度取向排列。這是由于雜環(huán)芳綸在分子主鏈中引入了苯并咪唑環(huán)結(jié)構(gòu),破壞了分子鏈的結(jié)構(gòu)規(guī)整性,降低了纖維的結(jié)晶度。但是,紡絲過程中的可拉伸性提高,聚合物大分子可以相對自由地沿著主鏈軸線方向取向。

        表4 雜環(huán)芳綸的RTab.4 R of heterocyclic aramid fibers

        由表4還可看出:APMOC?的R最低,這是因?yàn)锳PMOC?的結(jié)晶度最低,主要呈現(xiàn)無定型的非晶,而R測定的主要是晶區(qū)的取向;F368和F12的R處于同一水平,兩者的結(jié)晶度也基本一致;芙絲特?和F358的R和結(jié)晶度均較高,表明其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)較為完善。

        2.5 表面形貌

        由圖6可看出,雜環(huán)芳綸的表面有不同程度的缺陷。其中,芙絲特?的纖維表面較為光滑,F(xiàn)358和F368纖維表面較為明顯的細(xì)小溝槽,APMOC?和F12纖維表面有一定程度的撕裂,F(xiàn)12纖維表面粗糙度最高。這些纖維表面形貌主要與纖維的成形過程有關(guān)。

        圖6 單根雜環(huán)芳綸的表面SEM照片F(xiàn)ig.6 Surface SEM images of single heterocyclic aramid fiber放大倍數(shù)為10 000。

        從表5可看出,F(xiàn)12單纖維直徑最大,F(xiàn)358單纖維直徑次之,芙絲特?與APMOC?和F368單纖維直徑接近,均較小。

        表5 雜環(huán)芳綸的直徑Tab.5 Diameter of heterocyclic aramid fibers

        F12單纖維直徑最大,其表面粗糙度最高,有利于纖維浸膠絲的力學(xué)性能。F368的單纖維直徑遠(yuǎn)低于F12,但其復(fù)絲力學(xué)性能與F12在同一水平,這是由于F368線密度比F12高約50%,包含的根數(shù)也更多,會(huì)導(dǎo)致測試的數(shù)據(jù)相對偏低。F358的單纖維直徑和表面粗糙度均低于F12的,在線密度基本一致的情況下,F(xiàn)358的力學(xué)性能較高是由其較高的結(jié)晶度和取向程度而致。芙絲特?與APMOC?單纖維直徑接近,從表面元素分析結(jié)果看,芙絲特?的元素構(gòu)成接近APMOC?,但是其浸膠絲的力學(xué)性能并沒有與APMOC?一樣呈現(xiàn)出較高的水平,這除受其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)影響外,芙絲特?纖維表面較為光滑,且表面氧元素含量低,極性相對較低也有很大關(guān)系。

        3 結(jié)論

        a.F358的干紗和浸膠絲的力學(xué)性能最好,強(qiáng)度和模量均最高;綜合干紗和浸膠絲的力學(xué)性能,F(xiàn)368和F12的力學(xué)性能基本處于同一水平,APMOC?的干紗力學(xué)性能較低,但其浸膠絲的拉伸強(qiáng)度最高;芙絲特?的干紗強(qiáng)度和浸膠絲強(qiáng)度和斷裂伸長率均最低。

        b.雜環(huán)芳綸分解溫度較高,其起始分解溫度約為500 ℃;在800 ℃時(shí),雜環(huán)芳綸的殘?zhí)柯始s為60%。

        c.雜環(huán)芳綸都含有咪唑結(jié)構(gòu)。

        d.雜環(huán)芳綸的表面元素組成主要為C,N,O。其中,APMOC?的表面元素組成及其含量與芙絲特?的基本一致;F358的含C量較低,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74.55%,其余雜環(huán)芳綸的含C質(zhì)量分?jǐn)?shù)都約為80%; F358的含N量相對較低,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.33%,而其含O量較高,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24.12%。

        e.芙絲特?、APMOC?、F358、 F368、F12的結(jié)晶度分別為49.58%,8.07%,48.70%,29.93%,23.23%;R分別為0.939,0.856,0.945,0.908,0.905。

        f.芙絲特?的纖維表面較為光滑,F(xiàn)358和F368纖維表面有較為明顯的細(xì)小溝槽,APMOC?和F12纖維表面有一定程度的撕裂,F(xiàn)12纖維表面粗糙度最高。芙絲特?、APMOC?、F358、 F368、F12的直徑分別為14.4,14.6,16.9,14.3,18.3 μm。

        g.國內(nèi)外的雜環(huán)芳綸的結(jié)構(gòu)與性能還存在不小的差異。共聚過程和纖維成形過程的差異是造成雜環(huán)芳綸結(jié)構(gòu)與性能區(qū)別的主要原因。需要深入研究制備過程,才能更好地控制雜環(huán)芳綸的結(jié)構(gòu)與性能,從而提高其力學(xué)性能和耐熱性能。

        猜你喜歡
        雜環(huán)芳綸結(jié)晶度
        N-雜環(huán)化合物:從控制合成到天然物
        結(jié)晶度對高密度聚乙烯光氧老化的影響
        芳綸與聚苯硫醚纖維
        防火材料大比拼:玻璃纖維VS芳綸
        γ射線輻照對超高分子量聚乙烯片材機(jī)械性能和結(jié)晶度的影響
        核技術(shù)(2016年4期)2016-08-22 09:05:24
        熱處理對高密度聚乙烯結(jié)晶度及力學(xué)性能的影響
        塑料制造(2016年5期)2016-06-15 20:27:39
        新型N-雜環(huán)取代苯乙酮衍生物的合成
        新型含氮雜環(huán)酰胺類衍生物的合成
        間位芳綸生產(chǎn)廢水氨氮的強(qiáng)化處理及工程實(shí)踐
        比較芳綸短纖維和芳綸漿粕對絕熱材料性能的影響
        99久久婷婷国产精品综合网站| 91精选视频在线观看| 狠狠干视频网站| 用力草我小逼视频在线播放| 精品一区二区三区蜜桃麻豆| а天堂中文最新一区二区三区 | 少妇被又大又粗又爽毛片久久黑人 | 精品欧美乱码久久久久久1区2区| 久久精品成人亚洲另类欧美| 日韩有码中文字幕在线视频| 天天躁日日躁aaaaxxxx| 国产精品无码一区二区三区免费| 久久久久久久一线毛片| 亚洲av色香蕉一区二区三区软件| 欧洲美熟女乱av亚洲一区| 久久久精品人妻久久影视| 无码Av在线一区二区三区| 亚洲一区二区av免费观看| 人妻体内射精一区二区三区| 大香蕉av一区二区三区| 永久黄网站免费视频性色| 国产v视频| 91青青草免费在线视频| 一区二区三区国产免费视频 | 国产精品午睡沙发系列| 久久久亚洲经典视频| 精品国产三级国产av| 国产亚洲精品在线视频| 中文字幕中文有码在线| 国产精品久久久久久久成人午夜| 中文字幕一区二区三区在线视频| 视频在线观看国产自拍| 一边吃奶一边摸做爽视频| 91视频爱爱| 亚洲一区二区av天堂| 日韩国产精品无码一区二区三区 | 午夜性无码专区| 国内精品一区二区2021在线| 国产大屁股熟女流白浆一区二区| 国产美女精品视频线免费播放软件| 国产精品亚洲日韩欧美色窝窝色欲 |