PAN基相变材料的制备及性能研究

【摘要】本研究以腈纶废丝为研究对象,首先通过对腈纶废丝(PAN)在碱催化条件下控制水解处理,其水解产物(HPAN)与聚乙二醇(PEG)通过化学接枝制备了HPAN-g-PEG固-固相变材料；其次,以单组分及二元脂肪酸为相变介质,腈纶废丝为支撑体,制备了PAN/脂肪酸固-固相变材料及相变纤维。采用傅立叶红外光谱、偏光显微镜、扫描电子显微镜、差热扫描量热仪、温度记录仪、热重分析仪、电子单纤维强力仪和动态力学分析仪等研究手段,研究了实验所制备的HPAN-g-PEG固-固相变材料、PAN/硬脂酸(SA)相变材料及纤维、PAN/二元脂肪酸相变材料及纤维、分子筛改性PAN/元脂肪酸相变材料及纤维的结构形态、结晶性能、热性能、保温性能及力学性能等。结果表明,HPAN中含有酰胺键,HPAN-g-PEG中含有聚醚链段；PEG、HPAN-g-PEG在不同温度下具有不同的晶体结构；HPAN-g-PEG的熔融温度随PEG分子量和催化剂用量的增大而增大,相变潜热随PEG分子量增大而增大,焓值达到106J/g;HPAN-g-PEG的保温时间达到4.5min。PAN/SA复合相变材料的焓值达到115J/g,相变温度及相变焓随SA质量分数的增加而增大；相变材料具有很好的保温性能,保温时间达到6min,多次热循环后,保温性能保持不变。PAN/SA相变纤维的相变焓达到48.84J/g;PAN/SA相变纤维相对于PAN纤维具有良好的保温性；PAN/SA相变纤维在110℃热空气中迅速干燥的力学性能优于常温处理。PAN/二元脂肪酸相变材料的焓值达到135.8J/g,结晶温度为25℃左右,保温时间达到17.7min,多次热循环后,保温性能保持不变。PAN/二元脂肪酸相变纤维中相变介质熔融温度是41.88℃,熔融焓是31.75J/g,结晶温度是28.61℃,结晶焓是17.99J/g。相变纤维在110℃热空气下干燥的纤维的断裂强度优于常温干燥,且随纤维基体中PAN组分的增加,强度增加。与PAN/二元脂肪酸相变材料相比较而言,由分子筛改性的相变材料的结晶焓达到125.22J/g,而结晶温度却降低到17℃左右,保温时间达到1480s。该研究不仅实现了对腈纶废丝的回收利用,变废为宝,而且为社会提供了一种新型节能材料,是一项成本低、效益高、资源充足的新兴项目,具有广阔的发展前景。
【作者】相恒学；
【导师】郭静；
【作者基本信息】大连工业大学，材料加工工程，2011，硕士
【关键词】腈纶废丝；聚乙二醇；硬脂酸；月桂酸；相变材料；相变纤维；

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