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高性能有机纤维耐热性能与结构演变研究 预览
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作者 周映 鸿 +3 位作者 张梦颖 鸿 武德珍 汪晓东 《合成纤维工业》 CAS 2019年第4期6-14,共9页
高强度耐高温有机纤维兼具高强高模和良好的热稳定性,可在200~300℃长期使用。采用傅里叶红外光谱仪、热重分析仪、动态热机械分析仪、广角X射线衍射仪、扫描电子显微镜研究了聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)、芳纶Ⅲ、聚对苯撑并苯双噁唑(P... 高强度耐高温有机纤维兼具高强高模和良好的热稳定性,可在200~300℃长期使用。采用傅里叶红外光谱仪、热重分析仪、动态热机械分析仪、广角X射线衍射仪、扫描电子显微镜研究了聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)、芳纶Ⅲ、聚对苯撑并苯双噁唑(PBO)和聚酰亚胺(PI)4种高强度耐高温有机纤维在250~450℃下热处理一定时间后的尺寸稳定性和力学性能变化,以及纤维的化学、凝聚态结构和形貌演变,并结合电子云密度和键级分析其耐热机理。结果表明:化学结构和凝聚态结构是影响纤维耐热性能的关键因素,PPTA纤维和芳纶Ⅲ分别在400℃和450℃热处理10h后化学结构会发生明显降解,PBO和PI纤维在同样条件下其化学结构不会产生明显变化;纤维的缺陷结构及结晶度的变化也对其耐热性能产生显著的影响,4种纤维在通过热处理后,芳纶Ⅲ的表面缺陷最为明显,PI纤维表面缺陷不明显;PI亚酰胺环的电子云密度最大,其抵抗外部能量攻击的能力高,热处理温度小于400℃时,PI纤维的强度保持率最高。 展开更多
关键词 聚对苯二甲酰对苯二胺 芳纶Ⅲ 聚对苯撑并苯双噁唑 聚酰亚胺 耐热性能
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前驱体化学组成对聚酰亚胺基碳纤维结构和性能的影响 预览
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作者 张梦颖 鸿 武德珍 《中国科技论文》 北大核心 2018年第4期450-455,共6页
为优化聚酰亚胺(polyimide,PI)基碳纤维的结构和性能,通过改变二胺单体配比,采用湿法纺丝技术制备出不同化学组成的BPDA/PDA/ODA体系PI纤维,随后经1 500℃连续高温处理后得到PI基碳纤维。采用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infr... 为优化聚酰亚胺(polyimide,PI)基碳纤维的结构和性能,通过改变二胺单体配比,采用湿法纺丝技术制备出不同化学组成的BPDA/PDA/ODA体系PI纤维,随后经1 500℃连续高温处理后得到PI基碳纤维。采用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、热重-红外联用(thermogravimetric-infrared radiation,TG-IR)、元素分析仪(elemental analyzer,EA)、Raman光谱、广角X衍射(wide-angle X-ray diffraction,WAXD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)等方法探究PI纤维化学组成对其碳纤维结构和性能影响。结果表明,所制备的PI基碳纤维表面光滑、结构致密,碳收率和含碳量分别高于45%和90%,具有良好的导电性能。随着二胺单体PDA/ODA摩尔配比的增大,所得PI基碳纤维微晶结构更加完善,碳收率、含碳量、石墨化程度和导电性能提高。并提出了碳化过程中纤维化学结构变化的假想,PI纤维侧向有序度和平面规整度越高,PI基碳纤维微晶结构越完善。 展开更多
关键词 材料 纤维 聚酰亚胺 碳化 化学组成
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聚酰亚胺纤维与碳纤维缠绕复合气瓶性能对比研究 预览
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作者 林松 鸿 李文斌 《材料科学与工艺》 CSCD 北大核心 2018年第6期23-29,共7页
本文主要研究高性能国产聚酰亚胺纤维在复合材料气瓶上的应用,并表征其与进口碳纤维的性能差距.采用国产聚酰亚胺纤维进行缠绕成型工艺优化与复合材料性能测试分析,在测试数据及工艺优化基础上针对其进行了复合材料气瓶的强度设计.分别... 本文主要研究高性能国产聚酰亚胺纤维在复合材料气瓶上的应用,并表征其与进口碳纤维的性能差距.采用国产聚酰亚胺纤维进行缠绕成型工艺优化与复合材料性能测试分析,在测试数据及工艺优化基础上针对其进行了复合材料气瓶的强度设计.分别采用聚酰亚胺纤维、进口T300、T700以及T800碳纤维缠绕成型复合材料气瓶,进行水压爆破压强的测试,并引进声发射检测技术对其在水压过程中的损伤信号进行监测分析.结果表明聚酰亚胺纤维缠绕工艺性良好,与树脂界面结合优异,适用于湿法缠绕成型工艺.复合材料拉伸强度达到1 708 MPa,纤维的强度发挥率高达80%,相比于碳纤维复合材料其呈现出较好的断裂韧性,有利于减少复合材料气瓶在水压下的应力损伤.缠绕成型的聚酰亚胺纤维复合材料气瓶容器特征系数(PV/W)高达32. 2 km,其在航空航天、医用、汽车、核工业等领域具有广阔的应用前景. 展开更多
关键词 聚酰亚胺纤维 缠绕成型 复合材料气瓶 碳纤维 爆破压强
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聚酰亚胺纤维的研究进展 被引量:5
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作者 常晶菁 鸿 武德珍 《高分子通报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期19-27,共9页
聚酰亚胺纤维由于分子主链含有刚性的芳杂环结构,赋予其优异的力学、热学、耐辐照、介电以及化学稳定性等性能,从而在航空航天、高温耐热、防火阻燃、电子器件、核能等领域具有广泛应用前景,并成为21世纪最具潜力的高性能纤维之一.近年... 聚酰亚胺纤维由于分子主链含有刚性的芳杂环结构,赋予其优异的力学、热学、耐辐照、介电以及化学稳定性等性能,从而在航空航天、高温耐热、防火阻燃、电子器件、核能等领域具有广泛应用前景,并成为21世纪最具潜力的高性能纤维之一.近年来,随着单体来源、工艺条件的不断改善,聚酰亚胺纤维的研究得到更大关注和投入,极大促进了聚酰亚胺纤维的规模化制备和应用发展开发.本文综述了近年来高性能聚酰亚胺纤维的国内外研究成果,并针对不同化学结构、纺丝工艺以及亚胺化方法对纤维性能的影响进行阐述,同时也对其发展趋势进行展望. 展开更多
关键词 聚酰亚胺纤维 聚集态结构 牵伸比 亚胺化
高强高模聚酰亚胺纤维及其应用研究 被引量:5
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作者 张梦颖 鸿 +1 位作者 韩恩林 武德珍 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2016年第8期12-16,共5页
聚酰亚胺(PI)纤维是一种新型高性能纤维,具有耐高低温、高强高模、耐辐照、阻燃、绝缘、低的吸水率和优异的介电性能等。以PI的预聚体—聚酰胺酸溶液为纺丝液,采用具有自主知识产权的一体化连续纺丝技术,通过化学结构设计和纺丝工艺控... 聚酰亚胺(PI)纤维是一种新型高性能纤维,具有耐高低温、高强高模、耐辐照、阻燃、绝缘、低的吸水率和优异的介电性能等。以PI的预聚体—聚酰胺酸溶液为纺丝液,采用具有自主知识产权的一体化连续纺丝技术,通过化学结构设计和纺丝工艺控制,开发出耐高温、高强中模、高强高模等系列高性能PI纤维产品,最高强度和模量分别达到4.0 GPa和160 GPa。与芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等相比,PI纤维显示出优异的耐高温、耐紫外、耐酸性能和较低的吸水率。以高强高模PI纤维为增强体,制备了热固性环氧树脂基体及热塑性尼龙基体复合材料,分析其性能,结果表明纤维与树脂基体之间具有良好的界面性能。针对热塑性复合材料,PI纤维的加入使复合材料的强度和韧性均得到大幅提高,PI纤维将在航空航天、电力、防护、环保、核工业等领域有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 高强高模 聚酰亚胺 纤维 复合材料
升温速率对聚酰胺酸/聚丙烯腈基碳纤维结构的影响 被引量:1
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作者 刘威威 张梦颖 +4 位作者 曹维宇 王子琦 李昂 鸿 武德珍 《高分子学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2016年第6期728-733,共6页
采用聚酰胺酸/聚丙烯腈(PAA/PAN)为原材料制备共混前驱体,经热处理完成PAA的亚胺化和PAN的预氧化,再以一定的升温速率升温至1200℃,得到新型共混基碳纤维,采用SEM、Raman、XRD、EA等方法研究了不同的升温速率对PAA/PAN基碳纤维碳化结... 采用聚酰胺酸/聚丙烯腈(PAA/PAN)为原材料制备共混前驱体,经热处理完成PAA的亚胺化和PAN的预氧化,再以一定的升温速率升温至1200℃,得到新型共混基碳纤维,采用SEM、Raman、XRD、EA等方法研究了不同的升温速率对PAA/PAN基碳纤维碳化结构的影响.结果表明,碳纤维表面沿纤维轴方向有少量的沟槽,这是湿法纺丝工艺造成的.1200℃的高温处理使碳元素富集,最终制得碳含量高于92%的碳纤维.随着碳化升温速率的增大,碳收率也在增大,最大碳收率达52.36%.碳纤维的石墨化程度和微晶尺寸随着碳化升温速率的提高均呈现先增大后减小的趋势,当升温速率为8 K/min时,所得纤维的碳化结构最为理想,微晶堆叠厚度达到1.445 nm,g(A_G/A_D)值达到0.52,此条件下,纤维的碳元素含量也达到了94.13%,电阻率最小. 展开更多
关键词 PAA/PAN共混纤维 PAA/PAN基碳纤维 升温速率 结构
高强高模聚酰亚胺纤维与对位芳纶的综合性能研究 被引量:2
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作者 陈莲 李基 +3 位作者 杨薇弘 鸿 田国峰 武德珍 《合成纤维》 CAS 2016年第4期27-32,共6页
对高强高模聚酰亚胺(PI)纤维与对位芳纶(PPTA)的形貌特征、吸湿性能、热性能(热尺寸稳定性能与耐高温性能)和耐候性能(耐水解性能与抗紫外光老化性能)进行了研究.结果表明:与PPTA纤维相比,高强高模PI纤维表面呈现明显的沟槽结... 对高强高模聚酰亚胺(PI)纤维与对位芳纶(PPTA)的形貌特征、吸湿性能、热性能(热尺寸稳定性能与耐高温性能)和耐候性能(耐水解性能与抗紫外光老化性能)进行了研究.结果表明:与PPTA纤维相比,高强高模PI纤维表面呈现明显的沟槽结构,断面没有出现明显的劈裂和原纤化现象;PI纤维吸湿率仅为PPTA纤维的1/6,且具有更高的热尺寸稳定性,在350℃下具有稳定的力学性能,在耐酸性、耐高温水解性以及抗紫外老化性能方面表现优异,但PI纤维耐碱性能弱于PPTA纤维. 展开更多
关键词 聚酰亚胺纤维 对位芳纶 综合性能
高强高模聚酰亚胺纤维的耐环境影响性能研究 预览
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作者 鸿 张梦颖 +1 位作者 周康迪 武德珍 《工业技术创新》 2014年第1期43-49,共7页
对高强高模聚酰亚胺(PI)纤维的耐环境影响性能进行了研究,采用电子单纤维强力仪、红外光谱(IR,)和扫描电子显微镜(SEM)对经过高温、水解、酸解、碱解和紫外辐照后的高强高模PI纤维的强度、模量、伸长率、化学结构和表面形貌进行... 对高强高模聚酰亚胺(PI)纤维的耐环境影响性能进行了研究,采用电子单纤维强力仪、红外光谱(IR,)和扫描电子显微镜(SEM)对经过高温、水解、酸解、碱解和紫外辐照后的高强高模PI纤维的强度、模量、伸长率、化学结构和表面形貌进行了测试和表征。结果显示,高强高模PI纤维在300℃下可长期使用,其机械性能在高温纯水和硫酸溶液中保持率近10o%,在NaOH溶液中经108h后仍能保持75%左右,在紫外辐照82h后仍保持在9O%以上,表明高强高模PI纤维在具有优异机械性能的同时,还具有杰出的耐环境影响性能。 展开更多
关键词 高强高模 聚酰亚胺纤维 耐环境影响
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共聚型聚酰亚胺纤维的结构与性能 预览 被引量:1
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作者 于文骁 汪晓东 +3 位作者 吴战鹏 鸿 韩恩林 武德珍 《合成纤维》 CAS 2013年第9期12-16,共5页
通过湿法纺丝工艺制备了3,3’,4,4’-聚苯四甲酸酐(BPDA)-均苯四甲酸酐(PMDA)-对苯二胺(PPDA)三元共聚型聚酰亚胺纤维和用4,4’-二氨基二苯醚(ODA)部分代替PPDA的四元共聚型聚酰亚胺纤维,柔性单体ODA的引入有效提高了共聚纤... 通过湿法纺丝工艺制备了3,3’,4,4’-聚苯四甲酸酐(BPDA)-均苯四甲酸酐(PMDA)-对苯二胺(PPDA)三元共聚型聚酰亚胺纤维和用4,4’-二氨基二苯醚(ODA)部分代替PPDA的四元共聚型聚酰亚胺纤维,柔性单体ODA的引入有效提高了共聚纤维的断裂伸长率,但引起断裂强度、初始模量和玻璃化转变温度及热分解温度的降低。采用Kissinger和(词曲)两种方法对两种纤维在空气中的热分解表观活化能进行了计算,均是加入ODA单体的共聚纤维的热分解表观活化能较低,由此造成其耐热性下降。 展开更多
关键词 共聚型聚酰亚胺纤维 力学性能 玻璃化转变温度 热稳定性 表观活化能
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聚酰亚胺纤维耐环境影响性研究 预览 被引量:1
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作者 商龚平 韩恩林 +3 位作者 鸿 田国锋 汪晓东 武德珍 《合成纤维工业》 CAS 北大核心 2013年第6期18-22,共5页
将自制的均苯四甲酸二酐/4,4’-二氨基二苯醚(PMDA/ODA)(简称P0)体系和PMDA/ODA/2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑(BIA)(简称POB)体系聚酰亚胺(P1)纤维与P84纤维进行耐环境影响性对比,人工模拟酸、碱、有机溶剂和紫外... 将自制的均苯四甲酸二酐/4,4’-二氨基二苯醚(PMDA/ODA)(简称P0)体系和PMDA/ODA/2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑(BIA)(简称POB)体系聚酰亚胺(P1)纤维与P84纤维进行耐环境影响性对比,人工模拟酸、碱、有机溶剂和紫外辐照等环境老化条件,分析处理后的3种纤维的断裂强度、纤维表面形貌以及红外微观结构的变化。结果表明:常温下,3种纤维均具有较好的耐酸性,POB体系纤维的耐酸性高于其他2种纤维,PO和POB体系具有较好的耐碱性和耐有机溶剂性能;3种纤维耐紫外性能依次为POB,PO,P84;POB体系的PI纤维在复杂环境下处理后力学性能保持得最好,且微观结构基本保持不变,展现出优良的耐环境性能。 展开更多
关键词 聚酰亚胺纤维 酸性碱性有机溶剂 紫外辐照 结构 性能
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