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耐高温阻燃PODLON纤维的研制
时间:2024-03-04 10:45:42 来源:四川大学高分子科学与工程学院 字号:[ ]

我国对耐高温合成纤维的研发仍然处于初级阶段,能进行一定批量生产的纤维只有芳砜纶和间位芳纶两种,而拥有自主知识产权的纤维品种仅有芳砜纶一种。目前,我国自主研发的芳砜纶纤维仍不能大批量生产;虽然国内两家企业通过消化吸收国外已经成熟的生产技术,能进行规模生产间位芳纶纤维,但产量不大,产品质量与国外产品相比有较大差距。现阶段,我国耐高温阻燃纤维产量不足3000t,每年需大量进口,但受到国外发达国家的经济、技术封锁,耐高温阻燃纤维缺口巨大、价格高昂,而250℃以上级别的耐高温纤维更是奇缺。因而,增加耐高温阻燃纤维的品种,研究、完善生产技术,提高生产效率,增加产量,降低成本已经成为我国现阶段耐高温阻燃等高技术纤维发展的当务之急。聚芳噁二唑(POD)是一类耐高温、耐化学腐蚀的高性能高分子材料,且原料来源广泛,价格低廉。其纤维材料在耐高温领域有广阔的前景。POD的研究起始与20世纪60年代,但目前其纤维产品只有俄罗斯实现了小规模工业化,商品名为Oxalon。本实验研究出了具有优良阻燃性能及耐化学性能的实用纤维。

本实验采用一步技术路线,使用对苯二甲酸、硫酸肼等为主要单体,发烟硫酸作为溶剂和脱水剂,并适当的加入第三单体,并通过三阶段式控制,得到可纺性良好的POD溶液,然后进行湿法纺丝成型,经一定的后处理,得到具有较好力学强度、耐高温、高阻燃性的POD纤维。

通过一步发合成的POD具有高分子量、高环化度,环化度>90%。纺丝原液浓度:8-9%,具有良好的可纺性。通过湿法纺丝制备的POD纤维具有良好的力学性能,断裂强度>3.5cN/dtex。优良的耐高温性能,初始分解温度>500℃,并能在高温下长期的使用。具有高阻燃性能,极限氧指数>35,且低发烟量、低毒性。具有良好的耐酸碱性能及耐气候性。

基于POD纤维的研究现状,我们对芳香族聚噁二唑的分子结构重新进行了规划设计,在芳香族聚噁二唑分子链上引入具有阻燃和结构调节功能的单体,得到具有全新结构的芳香族聚噁二唑聚合物,并用该聚合物溶液成功地纺出了耐热性和阻燃性均十分优异的新型耐高温纤维PODLON,其综合性能优于俄罗斯的Oxalon,且成本低廉。同时我们在研究过程中也成功解决了传统POD聚合物粘度高、可纺性差、结构难于控制的问题。

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