有机纤维的聚酰亚胺(PI)纤维

有机纤维的聚酰亚胺(PI)纤维,第1张

聚酰亚胺纤维聚酰亚胺材料的一种非常重要的应用形式。聚酰亚胺纤维除了具备聚酰亚胺材料本身所具有的耐高温、耐低温、耐化学腐蚀、耐辐照、良好的介电性能和尺寸稳定性等优异性能外,由于其沿纤维轴方向高度取向,因此聚酰亚胺纤维又具有高强高模的特性。

聚酰亚胺纤维作为高性能有机纤维的一种,早在20世纪60年代中期就由美国首先对其进行研究,随后前苏联和日本也展开了积极的研究工作,我国对聚酰亚胺纤维的研究工作同样始于20世纪60年代中期,但遗憾的是由于种种原因研究工作并未持续下去也没有太多的科研资料保留下来。 聚酰亚胺纤维问世以后并没有像Kevlar纤维那样迅猛发展并工业化,这并非是因为聚酰亚胺纤维性能不佳而是限于当时的技术和成本所致,直至80年代,日本出现了高强高模型聚酰亚胺纤维的报导。 从此聚酰亚胺纤维尤其是高强高模的聚酰亚胺纤维越来越受到各界的重视而得以不断发展。俄罗斯报导了一种含有嘧啶单元的聚酰亚胺纤维,它的强度达到了5.8GPa模量达到了280GPa,这是目前高性能有机纤维中最好的力学性能。

从工艺条件上来说聚酰亚胺纤维的制备方法可以分为干法纺、湿法纺、干湿法纺、熔融纺、静电纺等。其中应用最广的的湿法纺和干湿法纺。干法纺在研究聚酰亚胺纤维的初期曾被应用,静电纺主要用来制备纳米纤维膜。

聚酰亚胺纤维的理化性质决定了它可以在很多极端的环境下工作。随着工业的发展和科学技术的进步人类的生产力水平不断提高,环境的问题已经越来越受到全世界的关注,尤其是雾霾现象日趋严重。聚酰亚胺纤维由于其耐热性能、耐化学腐蚀性能、耐辐射性能以及耐候性能优异是目前性能最好的高温烟气过滤材料,可经过编织等技术用于水泥、冶金、炼钢、发电、化工等高污染行业。

高强高模的聚酰亚胺纤维可以作为增强体制备先进复合材料,该复合材料可以用于制造导弹的弹体弹翼、整流罩、飞机等航天器的机身、机翼以及火箭发动机壳体等,在航空航天、军事国防等领域有广阔的应用前景。

聚酰亚胺纤维芳酰亚胺纤维, 又称芳酰亚胺纤维(arimid fiber)。指分子链中含有芳酰亚胺的纤维。醚类均聚纤维强度4~5cN/dtex,伸长率5%~7%,模量10~12GPa,在300℃经100h后强度保持率为50%~70%,极限氧指数44,耐射线好;酮类共聚纤维具有近似中空的异形断面,强度3.8cN/dtex,伸长率32%,模量35cN/dtex,密度1.41g/cm,沸水和250℃收缩率各小于0.5%和1%。制法:前者由均苯四甲酸酐与4,4′-二氨基对苯醚溶液缩聚成聚酰胺酸后湿纺和高温环化而得;后者由二苯基甲酮-3,3′,4,4′-四甲酸酐与甲苯二异氰酸酯及4,4′-二亚苯基甲烷二异氰酸酯进行溶液共缩聚和湿纺而得。用途是高温粉尘滤材、电绝缘材料、各类耐高温阻燃防护服、降落伞、蜂窝结构及热封材料、复合材料增强剂及抗辐射材料。

GPC:测试高分子的分子量及分子量分布指数

SEM/TEM/AFM:表征材料的表面形貌(注意原理不同)

FTIR:定性分析高分子含有的基团

NMR:定量分析聚合物的结构

UV-vis:可定量计算共聚物单体的个数

Dls:表征高分子溶液粒径

Lls:表征高分子溶液分子量


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