專利名稱：利用脈沖磁場改善聚砜酰胺結晶性能的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改善聚合物結晶性能的方法，特別是一種利用脈沖磁場改善聚砜 酰胺結晶性能的方法。
背景技術：
大量實驗證明，聚合物的結晶性能除了與高分子鏈本身的規(guī)整度有關之外，還與 外環(huán)境條件密切相關。這些外環(huán)境條件主要涉及溫度、PH、鹽度、溶劑、電場、成核劑及其他 添加劑等。隨著磁學在化學研究中的應用，有關磁場對聚合物結晶性能的影響研究逐漸受 到人們的重視。Forrest 等人(Forrest B J,Reeves L ff. Chem Rev, 1981,81 1 13.)和 S.I.Stupp (S. I. Stupp. Pulling polymer into line.Science News. 129(19),297(1986)) 進行的磁場對液晶高分子及半晶高分子取向結晶影響進行了研究。寧超峰等(Ning C F， Li G Y, Hu C P. China Synthetic Rubberlndustry. 2000, 23 (5) :320_321)對磁場存在下 制備的聚氨酯彈性體的形態(tài)進行了研究，在磁場強度分別為1. 5T、1. 0T及不存在磁場情況 下合成了硬段質量分數均為50%的聚氨酯彈性體，用WAXD和SEM表征了它們的形態(tài)。結果 表明磁場存在下制備的聚氨酯彈性體的結晶度明顯增大，磁場強度越強，結晶度越大。這 些研究均表明利用磁場改善聚合物結晶性能的方法無疑是可行的。聚砜酰胺(PSA)纖維以其優(yōu)良的耐熱性、熱穩(wěn)定性、高溫尺寸穩(wěn)定性、阻燃性、電 絕緣性及抗輻射性填補了我國耐高溫阻燃纖維的空白，是未來很長一段時間我國重點開 發(fā)的材料，但是聚砜酰胺本身結晶速率慢、結晶度低的缺點在一定程度上影響了其機械 性能，從而遏制了其在高性能纖維領域中的應用。而目前關于提高其結晶的方法大都集 中在聚砜酰胺本身的改性與共混方面，唐志勇等(劉杰霞，唐志勇，孫晉良.聚砜酰胺納 米復合材料及其纖維的制備和表征[J].產業(yè)紡織用品.2007 (2) 14-20)將聚砜酰胺與 無機粉體復合制備PSA/ZnO納米復合材料，一定程度上提高了聚砜酰胺的結晶度和力學 性能，但是關于納米粒子的分散問題并沒有得到很好的解決，并不能實現(xiàn)工業(yè)化的生產。 M. D. Guiver 等人(Michael D. Guiverand Gilles P. Robertson. Chemical Modification of Polysulfones :A Facile Method ofPreparingAzide Derivatives from Lithiated Polysulfonelntermediates [J] Macromolecules 1995，28，294-301)利用化學改性的方法 改變聚砜酰胺的化學結構，使機械性能得到改善，但是在單體制備過程中需要經過多步有 機反應，降低了產率?？梢娎镁垌旷０繁旧砀男蕴岣咂浣Y晶度有一定局限性，本發(fā)明結合 上述關于外場誘導聚合物結晶的研究，提出利用脈沖磁場改善聚砜酰胺結晶性能的設想， 為拓展聚砜酰胺纖維的應用范圍提出了新的思路，有一定的理論研究價值和市場應用價 值。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用脈沖磁場改善聚砜酰胺結晶性能的方法。本發(fā)明以磁場對大分子構象重構筑的理論為基礎，利用脈沖磁場對聚砜酰胺進行處理，以改善聚砜酰胺的結晶性能，彌補現(xiàn)今聚砜酰胺纖維結晶速率慢、結晶度低、力學性 能差的缺點。本發(fā)明的基本原理為磁場對高分子結晶的影響源于物質在磁場中受到的磁 化力的作用，高分子鏈段由于受到磁化力的作用提高了其運動能力，改善其結晶性能。另 外，磁場對大分子內及大分子間的相互作用(包括氫鍵作用、疏水相互作用、靜電作用及范 德華力等)的影響必然也影響大分子的構象，使高分子的聚集態(tài)結構重新構筑，從而影響 高分子的結晶性能。依據上述原理，本發(fā)明采用如下技術方案—種利用脈沖磁場改善聚砜酰胺結晶性能的方法，其特征在于該方法的具體步驟 為將聚砜酰胺薄膜置于脈沖磁場中，控制磁場強度為0. 1T 4T，充磁周期為1S 60S，在 20°C 300°C溫度下，處理5min 300min。上述的聚砜酰胺薄膜的厚度為0. 01mm 0. 5mm。一種利用脈沖磁場改善聚砜酰胺結晶性能的方法，其特征在于該方法的具體步驟 為將聚砜酰胺纖維置于脈沖磁場中，控制磁場強度為0. 1T 4T，充磁周期為1S 60S，在 210°C 300°C溫度下處理5min lOOmin。上述的聚砜酰胺纖維的直徑為0. 1mm 1. Omm。經脈沖磁場處理過的聚砜酰胺，其結晶度有了明顯提高，結晶度提高了 10% 35%，提高了聚砜酰胺的機械性能。本發(fā)明方法拓展了聚砜酰胺纖維的應用范圍，具有一定 的理論研究價值和市場應用價值。


圖1為50°C下有無脈沖磁場處理的聚砜酰胺薄膜XRD對比圖，其中a為無脈沖磁 場處理，即實施例1所對應的聚砜酰胺薄膜XRD圖，b為磁場強度為1T的脈沖磁場處理下， 即實施例4所對應的聚砜酰胺薄膜XRD圖。圖2為270°C下有無脈沖磁場處理的聚砜酰胺薄膜XRD對比圖，其中c為無脈沖磁 場處理，即實施例3所對應的聚砜酰胺薄膜XRD圖，d為磁場強度為1T的脈沖磁場處理下， 即實施例8所對應的聚砜酰胺薄膜XRD圖。圖3為270°C下有無脈沖磁場處理的聚砜酰胺纖維XRD對比圖，其中e為無脈沖磁 場處理，即實施例9所對應的聚砜酰胺纖維XRD圖，f為磁場強度為1T的脈沖磁場處理下， 即實施例10所對應的聚砜酰胺纖維XRD圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明進行詳細描述。配置質量分數為16%的聚砜酰胺(PSA)-N，N 二甲基己酰胺(DMAc)溶液，采用溶 液成膜的方法在蓋玻片上制備聚砜酰胺薄膜，通過篩選法選取厚度為0. 1mm左右的聚砜酰 胺薄膜若干待用。配置質量分數為16%的聚砜酰胺(PSA)-N，N 二甲基己酰胺(DMAc)溶液，采用濕 法紡絲的方法制備聚砜酰胺纖維，通過篩選法選取直徑為0. 5mm左右的聚砜酰胺纖維若干 待用。實施例1 取實施例1制備的聚砜酰胺薄膜1片置于50°C的鼓風干燥箱進行熱處理，處理時間為2h，處理結束后將薄膜進行水洗以去除溶劑，使高分子鏈段凍結，利用XRD 表征處理后樣品的結晶性能。實施例2 本實施例與實施例1基本相同，所不同的是將熱處理的溫度設置為 160°C，處理時間為lh。利用XRD表征處理后樣品的結晶性能。實施例3 本實施例與實施例1基本相同，所不同的是將熱處理的溫度設置為 270°C，處理時間為15min。利用XRD表征處理后樣品的結晶性能。實施例4 取聚砜酰胺薄膜1片置于磁場強度為1T，充磁周期為15S的脈沖磁場中 進行處理，并利用控溫裝置控制樣品溫度為50°C，處理時間為2h。利用XRD表征處理后樣 品的結晶性能。實施例5 本實施例與實施例4基本相同，所不同的是將磁場強度設置為2T。實施例6 本實施例與實施例4基本相同，所不同的是將磁場強度設置為4T。實施例7 本實施例與實施例4基本相同，所不同的是將溫度設置為160°C，處理 時間為lh。實施例8 本實施例與實施例4基本相同，所不同的是將溫度設置為270°C，處理 時間為15min。實施例9 取聚砜酰胺纖維15根(長度為10cm)排列整齊，置于270°C的鼓風干燥 箱進行熱處理，處理時間為15min。利用XRD表征處理后纖維的結晶性能。實施例10 取聚砜酰胺纖維15根(長度為10cm)排列整齊，置于磁場強度為1T， 充磁周期為15S的脈沖磁場中進行處理，并利用控溫裝置控制樣品溫度為270°C，處理時間 為15min。利用XRD表征處理后纖維的結晶性能。實施例11 本實施與實施例10基本相同，所不同的是將磁場強度設置為2T。實施例12 本實施與實施例10基本相同，所不同的是將磁場強度設置為4T。通過上述有無脈沖磁場的實施例對比，結合圖1和圖2，可以發(fā)現(xiàn)，對于聚砜酰 胺，無論是其在50°C 160°C時的溶液結晶過程，還是在其玻璃化轉變溫度附近(240°C 270 V )的結晶過程，施加脈沖磁場都會對其結晶過程產生積極的影響，改善聚砜酰胺的結 晶性能，提高其結晶度。通過計算圖1、圖2和圖3施加脈沖磁場后，聚砜酰胺薄膜的結晶度 分別提高了 14. 3%和18. 5%，而聚砜酰胺酰胺的結晶度提高了 23. 7%。上述對實例的描述 是為了便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發(fā)明。熟悉本領域的技術人員可以 容易的對這些實施實例做出各種修改，并把在此說明的一般性原理應用在其它應用實例中 而不必經過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施實例，本領域技術人員根據本發(fā) 明的揭示，對本發(fā)明做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
一種利用脈沖磁場改善聚砜酰胺結晶性能的方法，其特征在于該方法的具體步驟為將聚砜酰胺薄膜置于脈沖磁場中，控制磁場強度為0.1T～4T，充磁周期為1S～60S，在20℃～300℃溫度下，處理5min～300min。
2.根據權利要求所述的利用脈沖磁場改善聚砜酰胺結晶性能的方法，其特征在于所述 的聚砜酰胺薄膜的厚度為0. 01mm 0. 5mm。
3.一種利用脈沖磁場改善聚砜酰胺結晶性能的方法，其特征在于該方法的具體步驟 為將聚砜酰胺纖維置于脈沖磁場中，控制磁場強度為0. 1T 4T，充磁周期為1S 60S，在 210°C 300°C溫度下處理5min lOOmin。
4.根據權利要求所述的利用脈沖磁場改善聚砜酰胺結晶性能的方法，其特征在于所述 的聚砜酰胺纖維的直徑為0. 1mm 1. 0mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用脈沖磁場場改善聚砜酰胺結晶性能的方法。該方法為將聚砜酰胺薄膜置于脈沖磁場中，控制磁場強度為0.1T～4T，充磁周期為1S～60S，在20℃～300℃溫度下，處理5min～300min。通過計算XRD譜圖發(fā)現(xiàn)經過超聲處理的聚砜酰胺的結晶度提高了10％～35％。本發(fā)明為提高聚砜酰胺的機械性能，拓寬聚砜酰胺的應用領域提出了新的思路，具有一定的創(chuàng)新性和實用性。
文檔編號C08L81/10GK101845147SQ201010126718
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權日2010年3月17日
發(fā)明者劉麗, 顧巍巍 申請人:上海大學