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高性能有機纖維耐熱性能與結構演變研究
關鍵詞：聚對苯二甲酰對苯二胺 聚對苯撐并苯雙噁唑 聚酰亞胺 耐熱性能
摘要：高強度耐高溫有機纖維兼具高強高模和良好的熱穩定性,可在200~300℃長期使用。采用傅里葉紅外光譜儀、熱重分析儀、動態熱機械分析儀、廣角X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡研究了聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)、芳綸Ⅲ、聚對苯撐并苯雙噁唑(PBO)和聚酰亞胺(PI)4種高強度耐高溫有機纖維在250~450℃下熱處理一定時間后的尺寸穩定性和力學性能變化,以及纖維的化學、凝聚態結構和形貌演變,并結合電子云密度和鍵級分析其耐熱機理。結果表明:化學結構和凝聚態結構是影響纖維耐熱性能的關鍵因素,PPTA纖維和芳綸Ⅲ分別在400℃和450℃熱處理10h后化學結構會發生明顯降解,PBO和PI纖維在同樣條件下其化學結構不會產生明顯變化;纖維的缺陷結構及結晶度的變化也對其耐熱性能產生顯著的影響,4種纖維在通過熱處理后,芳綸Ⅲ的表面缺陷最為明顯,PI纖維表面缺陷不明顯;PI亞酰胺環的電子云密度最大,其抵抗外部能量攻擊的能力高,熱處理溫度小于400℃時,PI纖維的強度保持率最高。
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