二甲基亚砜对间位芳纶结构调控与染色性能的影响研究OA北大核心CSTPCD

为了克服间位芳纶染色难以拓展其在服用防护领域的应用,探究不同晶态结构间位芳纶的染色性能差异机理并改善其染色性能具有重要意义。本文选用二甲基亚砜(DMSO)作为PMIA大分子结构调控剂,研究其对PMIA晶态结构和染色性能的影响。采用分子动力学模拟,分别构建了PMIA和DMSO/PMIA不同晶态下的分子模型,并计算DMSO调控前后PMIA的氢键变化、链运动的均方位移及PMIA和染料分子的界面结合能。进一步对PMIA纤维进行扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射(XRD)表征和表观得色量(K/S值)、上染率的测试,并与分子动力学模拟相互验证,从分子尺度解析了DMSO对PMIA结构调控机制和染色性能的影响。结构模型的计算结果表明:DMSO可以有效地破坏PMIA氢键网络,使得其非结晶区与结晶区氢键数量分别减少了56.5%和25.7%,并显著增加PMIA非结晶区的链运动性能。此外,经调控后的PMIA不同晶态与染料的界面结合能大于调控前,非结晶区与染料的结合能提升程度大于结晶区。实验结果表明:DMSO可有效提高PMIA纤维的表面粗糙度,同时对PMIA的化学结构和结晶度均无明显影响;PMIA的染色性能显著提高,K/S值与上染率分别提升了72.34%和65.6%,耐湿摩擦色牢度提升半级,耐日晒色牢度提升一级。实验结果与分子动力学模拟结论相一致,为提高PMIA的染色性能提供了新途径。