聚酰亞胺纖維

1、第四組制作 二、聚酰亞胺纖維及其性能和應(yīng)用 一、聚酰亞胺材料聚酰亞胺是指分子主鏈中含有酰亞胺環(huán)的一類聚合物,剛性酰亞胺結(jié)構(gòu)賦予了聚酰亞胺獨特的性能，使他具有了很好的耐熱性及優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)等性能，且耐輻照、耐溶劑。在高溫下具備的卓越性能夠與某些金屬相媲美。此外，它還具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、堅韌性、耐磨性、阻燃性、電絕緣性以及其他機械性能。聚酰亞胺（簡稱PI）是綜合性能最佳的有機高分子材料之一，已被廣泛應(yīng)用在航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領(lǐng)域。今年來，各國都將聚酰亞胺列為21世紀最有希望的工程塑料之一。聚酰亞胺，因其在合成和性能方面的突出特點，不論是作為結(jié)構(gòu)材料或是作為功能性材料，

2、其巨大的應(yīng)用前景已經(jīng)得到了充分的認可，并認為沒有聚酰亞胺就不會有今天的微電子技術(shù)。（1）對于全芳聚酰亞胺，其分解溫度一般都在500左右。由聯(lián)苯二酐和對笨二胺合成的聚酰亞胺，其熱分解度達到600，是迄今聚合物中熱穩(wěn)定性最高的品種之一。（2）聚酰亞胺可耐極低溫，如在269液態(tài)氮中仍不會脆裂。（3）聚酰亞胺還具有很好的機械性能，抗張度均在100MPa以上，均苯型聚酰亞胺薄膜的抗張力強度為170MPa，而聯(lián)苯型聚酰亞胺薄膜的抗張力度達到400MPa。作為工程塑料，其彈性模量通常為34GPa，而纖維的可達200GPa。（4）一些聚酰亞胺品種不溶于有機溶劑，對稀酸穩(wěn)定，一般的品種也不大耐水解，但可以利用堿

3、性水解回收原料二酐和二胺。（5）聚酰亞胺的熱膨脹系數(shù)非常高。（6）聚酰亞胺具有很高的耐輻照性能。（7）聚酰亞胺具有很好的介電性能。（8）聚酰亞胺為自熄性聚合物，發(fā)煙率低。（9）聚酰亞胺無毒。一些聚酰亞胺還具有很好的生物相容性。（1）薄膜：用于電機的槽、絕緣及電纜繞包材料（2）涂料：作絕緣漆用于電磁線，或作耐高溫涂料（3）先進復(fù)合材料的基體樹脂：用于航空、航天等（4）纖維：做各種功能性織物（5）泡沫塑料：做耐高溫隔熱材料（6）工程塑料：主要用于自潤滑、絕緣、密封及結(jié)構(gòu)材料此外聚酰亞胺還可以作為高溫環(huán)境中的膠粘劑、分離膜、介電緩沖層、液晶取向劑等膠帶電熱膜聚酰亞胺是指主鏈含有酰亞胺環(huán)的一類聚合物，

4、剛性的酰亞胺環(huán)使其具有了很好的耐熱性及優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)等性能，且耐輻照、耐溶劑。此外，他還具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、堅韌性、耐磨性、阻燃性、電絕緣性以及其他機械性能。芳香族聚酰亞胺（PI）纖維主要由聚酰胺酸（PAA）或PI溶液紡制而成的高性能纖維。第一階段：20世紀6070年代，聚酰亞胺纖維的發(fā)展處于起步階段，主要是中國、美國、日本等國家通過干法或干濕法，將聚酰胺酸紡制成纖維，再經(jīng)酰亞胺化制備聚酰亞胺纖維。第二階段：20世紀80年代，研究如何提高聚酰亞胺纖維的溶解性。第三階段：20世紀90年代，傳統(tǒng)的制備聚酰亞胺纖維的方法得到改善。人們成功地利用濕法、共聚合等方法制備出了聚酰亞胺纖維，大大提高了聚

5、酰亞胺纖維的力學(xué)性能。第四階段：進入21世紀，特別是近幾年來，試驗得到了不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的高強髙模、耐高溫、耐輻射的聚酰亞胺纖維。 （1）高強髙模性：斷裂強度可達4.6GPa。（2）耐高溫：PI的起始分解溫度一般都在500左右。由聯(lián)苯二酐和對笨二胺合成的聚酰亞胺，其熱分解度達到600，（3）耐低溫：聚酰亞胺耐低溫性能極好，如在269液態(tài)氮中仍不會脆裂。（4）耐輻射性能很好（5）尺寸穩(wěn)定性極好（6）生物相容性：PI纖維無生物毒性，可耐數(shù)千次消毒。（7）PI具有很好的介電性能（8）PI纖維為自熄性聚合物：發(fā)煙率低纖維纖維產(chǎn)地產(chǎn)地強度強度/N.tex/N.texPRD-14DuPont（美國）0.26聚

6、苯四甲酰胺DuPont（美國）1.131.30Arimid T俄羅斯0.35Arimid T TK160俄羅斯o.5P84Lenzing（奧地利）0.350.38PI纖維的制造主要包括聚合物的制備、聚合物流體的制備和紡絲成型三個過程，其工藝流程示意圖如下：目前，PI的紡絲工藝主要采用干法、濕法或干濕法。同時根據(jù)紡絲原液是PAA還是PI，又可將其制備方法分為兩步法和一步法紡絲。另外，近年來還出現(xiàn)了以采用熔融紡絲和靜電紡絲等手段獲得PI纖維的相關(guān)研究。兩步法紡絲路線是以聚酰胺酸溶液為紡絲漿液先制取聚酰胺酸纖維，經(jīng)250350高溫?zé)狨啺坊?、熱拉伸和熱處理后可得到高性能的聚酰亞胺纖維，其生產(chǎn)工藝流程

7、示于圖1。由于聚酰胺酸溶解性較好，因此兩步法工藝很好地解決了聚酰亞胺纖維生產(chǎn)過程中選擇溶劑的難題。聚酰胺酸溶液聚酰胺酸纖維聚酰亞胺纖維一步法紡絲路線則要求紡絲漿液為聚酰亞胺溶液，可以直接紡制出聚酰亞胺纖維。一般得到的聚酰亞胺纖維的力學(xué)性能較高。但由于聚酰亞胺的溶解性較差，極大地限制了采用一步法工藝所能制備聚酰亞胺纖維的種類。PI溶液PI纖維通過大分子結(jié)構(gòu)設(shè)計和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的調(diào)控，可以得到不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的高強高模、耐高溫、耐輻射特性的聚酰亞胺纖維。（1）防護服裝內(nèi)衣和外衣及手套可以由100%的PI纖維制成。這些含芳香族PI織物的保護特性，不僅在下高溫強度不衰減，（2）編織帶包裝材料 PI纖維是高溫下

8、強度封件和包裝的理想備選材料，并具有較高水平的耐化學(xué)性時。（3）高溫過濾PI纖維制成的熱空氣濾袋可在高達260長期使用。（4）飛機和其他運輸工具的內(nèi)部材料在飛機和高速火車中，這些質(zhì)輕、低密度、堅硬和耐火的PI纖維織物可以取代傳統(tǒng)的材料。（5）絕熱/結(jié)構(gòu)單元通過改變溫度和初始纖維的結(jié)構(gòu)類型，就有可能生產(chǎn)出輕薄但結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的織物，具有自我支撐的作用，而且還能提供良好的隔熱性能。太空服防火服防爆服煉鍋服 除塵布袋濾料張興祥、韓娜、王寧 新型與特種纖維西鵬、張宇峰 、安樹林高技術(shù)纖維概論張清華、張春華、陳大俊 丁夢賢 高科技纖維與應(yīng)用丁夢賢、何無白 聚酰亞胺新型材料徐穎,周華,程先華. 聚酰亞胺復(fù)合材料的摩擦磨損性能J. 江蘇大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2011(02 )任小龍,董占林,張俊麗,張俊杰. 聚酰亞胺薄膜產(chǎn)品及應(yīng)用進展J. 絕緣材料. 2013(03)汪家銘. 聚酰亞胺薄