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具有优异耐热性和耐碱性的电纺聚苯喹喔啉超细非纺造纤维膜的制备与表征
2020/1/8 11:24:20 admin

DOI:10.1007/s12221-019-9349-2

首次通过静电纺丝工艺成功制备了一系列以可溶性PPQ溶液为原料的聚苯基喹喔啉(PPQ)超细非织造纤维膜。为此,通过一步式高温缩聚步骤,由芳族醚桥联的双(α-二酮)和双(邻二胺)单体合成了各种有机可溶性PPQ树脂。柔性醚键和侧基庞大的苯基取代基赋予PPQ树脂在极性非质子溶剂中的良好溶解性。将高分子量PPQ树脂溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,得到PPQ静电纺丝溶液,但由于溶剂的溶解度有限,PPQ-Ia由4,4'-氧二苯甲醚(ODB)和3,3'-二氨基联苯胺(DAB)衍生。在固体含量为20 wt%的氢氧化钠(NaOH)水溶液中,在室温(25℃)下水解老化72h或在回流温度(100℃)下水解老化24h后,所有衍生的PPQ超细非织造纤维膜均保持良好的结构完整性。相比较而言,由1,2,4,5-均苯四甲酸酐(PMDA)和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)衍生的聚酰亚胺(PI)参考电纺膜(PI-ref)仅在相同的NaOH溶液中煮沸3h后才失去原有结构。此外,已开发的PPQ超细非织造纤维膜表现出良好的热稳定性, 5%失重温度(T5%)在氮气中高于555.0 ℃,玻璃化转变温度(Tg)在248.1-266.1℃范围内。

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图1.PPQ树脂的合成。


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图2.双(α-二酮)单体和PPQ膜的ATR-FTIR光谱。


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图3.PPQ膜的XRD图谱。


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图4.PPQ-IIb清漆粘度与固含量的关系。

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图5.PPQ超细纤维膜的制备。


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图6.不同比例的PPQ-IIb超细纤维膜的SEM显微照片;(a)10μm,(b)5μm,(c)2μm,(d)1μm。


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图7.电纺PPQ和PI-ref膜在25℃浸入NaOH水溶液72小时后或回流24小时的SEM显微照片(PI-ref:3小时);(a)PPQ-Ib,(b)PPQ-IIa,(c)PPQ-IIb和(d)PI-ref。


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图8.电纺PPQ过滤膜在氮气中的TGA图;(a)原始PPQs和(b)用NaOH水溶液(20 wt%)在回流24小时处理的(B)PPQS。


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图9.静电纺丝PPQ滤膜的DSC图。


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