سنتز پلي پارافنيلن ترفتالاميد، ساخت الياف با طول كم و بررسي اثر نمك سديم سولفات بر اين الياف

Synthesis of Poly(para-phenylene terephthalamide) and Preparation of Short Fibers: Effect of Sodium Sulphate on the Fibers

كولار يكي از اليافي است كه به منظور تقويت كامپوزيت ها در صنايع مهم از قبيل كشتيراني، نظامي و نساجي استفاده مي شود. پليمر اوليه كولار يا پلي آراميد پارافنيلن ترفتالاميد از دسته پليمرهاي آرايش يافته بلور مايع است. وجود گروه هاي آروماتيك در زنجير اصلي منجر به تشكيل مولكول هاي ميله اي صلب در اين پليمر مي شود و استحكام و مدول زيادي را در الياف آن ايجاد مي كند. وجود ناخالصي در الياف اين پليمر منجر به كاهش بازده و كارايي الياف مي شود. در اين پژوهش، پلي پارافنيلن ترفتالاميد (PPTA) از پليمرشدن تراكمي فنيلن دي آمين و ترفتالوييل دي كلريد در محلول متيل پيروليدون و نمك كلسيم كلريد (NMP-CaCl2) ساخته شد. آزمون طيف سنجي تبديل فوريه زيرقرمز (FTIR) و پراش پرتو X (XRD) به ترتيب براي شناسايي پيوندهاي شيميايي و صفحات بلوري اين پليمر استفاده شد. سولفوريك اسيد غليظ، حلال پلي پارافنيلن ترفتالاميد است. بنابراين، پليمر در سولفوريك اسيد 96% حل شد. محلول پليمر پس از تزريق به مخزن آب مجهز به همزن مغناطيسيجامد شد. هم زمان با جامد شدن پليمر، نيروي كششي حاصل از دوران گرداب منجر به آرايش يافتگي مولكول هاي ميله اي صلب PPTA در جهت جريان دوراني آب شد و آن را به شكل الياف درآورد كه بلافاصله به كمك نيروي همان گرداب به الياف با طول كم شكسته و اين الياف خشك شدند. تصاوير SEM تهيه شده از الياف، ذرات منظمي را بر سطح آنها نشان داد. نتايج آزمون هاي FTIR وXRD نشان داد، جنس اين ذرات منظم، نمك سديم سولفات است. اثر نمك سديم سولفات به عنوان ناخالصي در الياف با طول كم مطالعه شد.

Kevlar is one of the fibers which is used in heavy industrial productions such as, shipping, military and weaving for reinforcement of composites. Initial polymer of Kevlar or poly(para-phenylene terephthalamide) is an oriented liquid crystal polymer. Existence of aromatic group in the main chain leads to formation of rigid-rod molecules in the polymer, high strength and high modulus in it is fibers. Impurities in the polymer lead to decrease in fibers performance. In this research, poly(para - phenylene terephthalamide) was synthesized from polycondensation of phenylene diamine and terephthaloyl dichloride in n-methyl pyrrolidone and calcium chloride (NMP-CaCl2) solution. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction (XRD) tests were carried out to characterize chemical bonds and crystalline plates of the polymer, respectively. Concentrated sulfuric acid is a solvent of poly(phenylene terephthalate) therefore, this polymer was dissolved in concentreated sulfuric acid (96%) and the polymer solution was injected into the cylindrical tank contain water. Sulfuric acid was transferred into water and the polymer was solidified. After solidification, tensile force of vortex led to orientation of rigid-rod polymer molecules in direction of water rotation and long fibers were formed from the polymer. The fibers were broken to short fibers by the same force of vortex. The short fibers were dried. SEM images showed the regular particles on the surface of fibers. Results of FTIR and XRD proved that the regular particles are sodium sulphate salt. The effect of sodium sulphate salt as an impurity on the short fibers was studied. (*)To