聚酰亚胺初生纤维的形态结构
聚酰亚胺(PI)纤维产品性能基础数据
连云港奥神聚酰亚胺纤维聚酰亚胺(PI)纤维产品性能基础数据1纤维基本参数表1纤维的力学性能样品伸长率（%） 强度（cn/dtex ） 线密度(dtex)PI10-203.5-4.51.5-3注：纤维长度、卷曲程度可按客户需求定制。
2耐酸特性T e n s i l e (c N /d t e x )Time (hr)E l o n g a t i o n (%)Time (hr)上图是几种特种纤维在80℃、0.1mol/L 的HCl 溶液中，其纤维在不同腐蚀时间后的力学性能变化关系。
可见，与其它纤维相比，PI 纤维强度稍有下降，但比P84纤维的耐酸稳定性好，主要是因为我们制备的PI 纤维化学结构有所改进所致。
此外，纤维在酸性环境下处理后，其延伸率基本稳定。
3 耐热氧化稳定性T e n s i l e (c N /d t e x )Time (hr)E l o n g a t i o n (%)Time (hr)上图是几种特种纤维在300℃空气气氛中处理后，其强度和延伸率随受热处理时间的变化关系。
很明显，我们制备的PI 纤维在几种纤维中的表现是最好的，其延伸率的保持率相对也是最好的。
注：PPS 纤维在300℃热处理条件下，已经断裂。
4. 高温裂解特性10020030040050060070080090020406080100M a s s (%)Temperature (oC)PTFE1313P84PI采用TGA 对几种纤维进行热处理实验（如图）发现，我们的PI 纤维产品具有明显的优势，其5%裂解温度为560℃，最大裂解温度630℃。
5. 热收缩行为50100150200-202468101214S t r a i n (%)Time (min)PPSP841313PIStress=0.1 cN/dtex Temperature=250oC上图是通过静态热机械分析（DMA ）表征几种纤维在的250℃下的热收缩情况，很明显，PI 纤维收缩量在2%以下，相对其他四种耐热纤维表现最好。
聚酰亚胺纤维PPT课件
（4）一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂，对稀酸稳定，一
般的品种也不大耐水解，但可以利用碱性水解回收原料二酐和 二胺。 （5）聚酰亚胺的热膨胀系数非常高。 （6）聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能。 （7）聚酰亚胺具有很好的介电性能。 （8）聚酰亚胺为自熄性聚合物，发烟率低。 （9）聚酰亚胺无毒。一些聚酰亚胺还具有很好的生物相容性。
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（1）防护服装 内衣和外衣及手套可以由100%的PI纤维制成。这些含 芳香族PI织物的保护特性，不仅在下高温强度不衰减， （2）编织带包装材料 PI纤维是高温下强度封件和包装的理想备选材料， 并具有较高水平的耐化学性时。 （3）高温过滤 PI纤维制成的热空气滤袋可在高达260℃长期使用。
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（1）对于全芳聚酰亚胺，其分解温度一般都在500℃左右。 由联苯二酐和对笨二胺合成的聚酰亚胺，其热分解度达到 600℃，是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。 （2）聚酰亚胺可耐极低温，如在—269℃液态氮中仍不会 脆裂。 （3）聚酰亚胺还具有很好的机械性能，抗张度均在 100MPa以上，均苯型聚酰亚胺薄膜的抗张力强度为170MPa， 而联苯型聚酰亚胺薄膜的抗张力度达到400MPa。作为工程塑 料，其弹性模量通常为3~4GPa，而纤维的可达200GPa。
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第 • 刘苗苗 秦聪聪 • 图书室资料收集、网络资料收集
四 • 杜双艳 冯瑞晓 • 资料整合做成Word文档、PPT制作
组 •汪月灵 • PPT课件讲解
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谢 谢 观 赏
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4一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂对稀酸稳定一般的品种也不大耐水解但可以利用碱性水解回收原料二酐和此外聚酰亚胺还可以作为高温环境中的胶粘剂分离膜介电缓冲层液晶取向剂等2021胶带电热膜2021102021聚酰亚胺是指主链含有酰亚胺环的一类聚合物刚性的酰亚胺环使其具有了很好的耐热性及优异的力学电学等性能且耐辐照耐溶剂
pi薄膜的单体结构
pi薄膜的单体结构摘要：一、引言二、PI薄膜的单体结构概述1.聚酰亚胺（PI）的基本结构2.亚胺键的形成3.不同类型的PI薄膜单体结构三、PI薄膜的制备方法1.溶液法2.溶胶-凝胶法3.气相沉积法四、PI薄膜的性能与应用1.优异的力学性能2.高温稳定性3.电绝缘性4.应用领域五、结论正文：一、引言聚酰亚胺（PI）薄膜作为一种高性能的有机材料，其单体结构的研究具有重要的理论和实际意义。
近年来，随着科学技术的快速发展，PI薄膜在微电子、光电子和新能源等领域得到了广泛的应用。
本文将对PI薄膜的单体结构进行简要概述，并探讨其制备方法、性能及应用。
二、PI薄膜的单体结构概述1.聚酰亚胺（PI）的基本结构PI薄膜的单体结构由两个部分组成：酰胺基团和亚胺基团。
酰胺基团是由一个氮原子和一个碳原子通过一个双键相连而成的，而亚胺基团是由一个氮原子和一个碳原子通过一个亚胺键相连而成的。
2.亚胺键的形成在合成PI薄膜的过程中，通常采用缩聚反应来形成亚胺键。
缩聚反应是指分子中两个或多个分子通过去除一个小分子（如水、醇等）而形成一个新的化学键。
在PI薄膜的合成中，通常是通过酰氯和胺的反应来形成亚胺键。
3.不同类型的PI薄膜单体结构根据分子结构和合成方法的不同，PI薄膜可以分为多种类型，如线性PI、支链型PI、交联型PI等。
这些不同类型的PI薄膜具有不同的性能，因此在应用中也各有侧重。
三、PI薄膜的制备方法1.溶液法溶液法是制备PI薄膜的一种常用方法。
该方法是将合成得到的PI溶液通过涂覆、干燥等工艺制备成薄膜。
溶液法具有制备过程简单、成本较低等优点，但同时也存在薄膜均匀性较差、易受溶剂影响等问题。
2.溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是将PI前驱体通过水解、缩聚等反应制备成凝胶，然后干燥、烧结得到PI薄膜。
溶胶-凝胶法具有制备过程可控、薄膜均匀性较好等优点，但制备过程较为复杂，成本较高。
3.气相沉积法气相沉积法是将PI单体或前驱体通过气相反应沉积在基材上，制备成薄膜。
聚酰亚胺
聚酰亚胺性能
• 1、 全芳香聚酰亚胺按热重分析，其开始分解温度一般都在500℃左 右。由联苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺，热分解温度达到 600℃，是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。
• 2、 聚酰亚胺可耐极低温，如在－269℃的液态氦中不会脆裂。 • 3、聚Байду номын сангаас亚胺具有优良的机械性能，未填充的塑料的抗张强度都在
• 12. 电-光材料：用作无源或有源波导材料光学开关材料等，含氟的聚酰亚胺在通讯波 长范围内为透明，以聚酰亚胺作为发色团的基体可提高材料的稳定性。
• 综上所述，不难看出聚酰亚胺之所以可以从60年代、70年代出现的众多的芳杂环聚合 物脱颖而出，最终成为一类重要的高分子材料的原因。
• 聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物，英文名Polyimide(简称 PI)，可分为均苯型PI，可溶性PI，聚酰胺-酰亚胺（PAI）和聚醚亚胺（PEI）四类。
• 8、 聚酰亚胺是自熄性聚合物，发烟率低。
• 9、 聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少。
• 10、 聚酰亚胺无毒，可用来制造餐具和医用器具，并经得起数千次 消毒。有一些聚酰亚胺还具有很好的生物相容性，例如，在血液相容 性实验为非溶血性，体外细胞毒性实验为无毒。
• 聚酰亚胺品种繁多、形式多样，在合成上 具有多种途径，因此可以根据各种应用目 的进行选择，这种合成上的易变通性也是 其他高分子所难以具备的。
• 8. 分离膜：用于各种气体对，如氢/氮、氮/氧、二氧化碳/ 氮或甲烷等的分离，从空气烃类原料气及醇类中脱除水分。 也可作为渗透蒸发膜及超滤膜。由于聚酰亚胺耐热和耐有 机溶剂性能，在对有机气体和液体的分离上具有特别重要 的意义。
• 9. 光刻胶：有负性胶和正性胶，分辨率可达亚微米级。与颜料或染料配合可用于彩色 滤光膜，可大大简化加工工序。
聚酰亚胺纤维的制备及结构与性能
ｓｐａｃｅ ｃｒａｆｔｓ ａｎｄ ｒｏｃｋｅｔｓ ｆｏｒ ｉｔｓ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．
Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｐｏｌｙ（ａｍｉｃ ａｃｉｄ）（ＰＡＡ）ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ，ｗｉｔｈ Ｎ，Ｎ—ｄｉｍｅｔｈｙｌａｃｅｔａｍｉｄｅ（ＤＭＡｃ）ａｓ ｓｏｌｖｅｎｔ，ｆｒｏｍ ４，４’一ｄｉａｍｉｎｏ ｄｉｐｈｅｎｙｌ ａｎｄ
东华大学 硕士学位论文 聚酰亚胺纤维的制备及结构与性能 姓名：高晋 申请学位级别：硕士 专业：材料学 指导教师：陈大俊
20040201
东华大学硕士论文
聚酰亚胺纤维的制务及结构与性能
摘要
聚酰Ⅱ胺纤维是典型的高性能纤维，与Ｋｅ］ｖｌａｒ纤维比较有更高的热稳定 性，更高的弹性模量，更低的吸水性，更优异的抗电磁屏蔽性能。可望在更严酷 的环境中使用，如原子能工业、航空航天、军事等重要领域。日前美国等发达国 家都正在加紧研究聚酰亚胺纤维，由于高强高模的聚酰亚胺纤维属于先进复合材 料的增强剂，用于航空、航天器及火箭的制造，有关的研究报道较少。
ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｂｙ ＳＥＭ， Ｔｈｅ ａｓ··ｓｐｕｎ ｆｉｂｅｒｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ｂｙ ｐｒｅ—－ｃｈｅｍｉｃａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆｔｈｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｆｉｂｅｒｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ＦＴＩＲ，ＴＧＡ，ＤＳＣ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．ＦＴＩＲ ａｎｄ ＤＳＣ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｓ·ｓｐｕｎ ｆｉｂｅｒｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｉｍｉｄｉｚｅｄ ａｆｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｉｍｉｄｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ １５０＂Ｃ一２５０℃．Ｔｈｅ ｉｍｉｄｉｚａｔｉｏｎ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｉｓ ａｂｏｕｔ ４５—６６ｋＪ／ｍ０１．Ｔｈｅ ｉｍｉｄｉｚａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｒｄｅｒ ｎ ｉｓ ａｂｏｕｔ ０．７０·０．７３．Ｔｈｅ ＴＧＡ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆｔｈｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｆｉｂｅｒｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ． Ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆｔｈｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｆｉｂｅｒｓ ｉｓ ａｂｏｕｔ １０ ｌｄ／ｍｏｌ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆｕｎｔｒｅａｔｅｄ ｏｎｅ．Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆｔｈｅ ｆｉｂｅｒｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｆｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．
聚酰亚胺纤维(P84)
聚酰亚胺纤维（P84）0 引言聚酰亚胺（Polyimide, 简称PI）纤维是以聚酰亚胺树脂或聚酰胺酸作为纺丝浆液纺丝制备而成，其分子链中含芳酰亚胺等基团，是一种常见的高性能聚合物。
具有高强高模的特点，兼具耐高低温、耐辐射、阻燃等多重特性。
P84纤维是由奥地利Lenzing AG公司（目前为赢创工业）推出的产品，是最早实现商业化和最为常见的聚酰亚胺纤维产品。
P84纤维属于联苯型聚酰亚胺纤维，由3, 3′, 4, 4′-二苯酮四酸二酐(BTDA)和二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)及甲苯二异氰酸酯(TDI)三元共聚物缩聚制成，结构式见图1。
P84纤维可在260℃以下连续使用，瞬时温度可达280℃，具有不规则的叶片状截面，比一般圆形截面增加了80%的表面积。
P84纤维可织成无纺布应用到放射性、有机气体和高温液体的过滤网、隔火毯、防护服等方面，在航天航空、机电、化工、汽车等领域广泛应用。
由于生产技术和生产成本的原因，全球聚酰亚胺纤维一直发展比较缓慢，尚未有较大规模的工业化生产企业。
另外一些基础芳香族聚酰胺纤维（如Kevlar）基本能够满足大部分领域对高性能纤维的使用要求，而对于耐热性、强度和模量更高的聚酰亚胺纤维，并非是急需材料，这也是阻碍其发展的主要因素。
图1 P84纤维的分子结构1 国内外聚酰亚胺纤维研究概况1.1 国外概况20世纪60年代，美国杜邦公司最先开始PI纤维的相关研究，但限于当时整体聚酰亚胺发展技术水平与纤维制备方面的实际困难，杜邦公司并没有将聚酰亚胺纤维推向产业化。
20世纪70年代，前苏联报道了关于PI纤维的相关研究，生产规模较小，仅限于军工、航空航天中的轻质电缆护套等应用。
20世纪80年代，奥地利的Lenzing公司（目前技术为德国赢创公司独有）采用PI溶液进行干法纺丝，实现了聚酰亚胺纤维商业化生产，产品名为P84，产能小，主要用于高温滤材领域，价格昂贵且对我国实行限量销售。
2007年5月，美国通用电气公司与FIT（Fiber Innovation Technology，Inc）达成合作协议，拟开发聚酰亚胺纤维，预计生产规模为年产2000 t。
聚酰亚胺纤维ppt课件
1
一、聚酰亚胺材料
二、聚酰亚胺纤维及其性能和应用
2
3
聚酰亚胺是指分子主链中含有酰亚胺环的一类聚合物,
刚性酰亚胺结构赋予了聚酰亚胺独特的性能，使他具有了 很好的耐热性及优异的力学、电学等性能，且耐辐照、耐
溶剂。在高温下具备的卓越性能够与某些金属相媲美。此
外，它还具有优良的化学稳定性、坚韧性、耐磨性、阻燃 性、电绝缘性以及其他机械性能。
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（1）高强髙模性：断裂强度可达4.6GPa。 （2）耐高温：PI的起始分解温度一般都在500℃左右。由 联苯二酐和对笨二胺合成的聚酰亚胺，其热分解度达到 600℃， （3）耐低温：聚酰亚胺耐低温性能极好，如在—269℃液 态氮中仍不会脆裂。 （4）耐辐射性能很好 （5）尺寸稳定性极好 （6）生物相容性：PI纤维无生物毒性，可耐数千次消毒。 （7）PI具有很好的介电性能 （8）PI纤维为自熄性聚合物：发烟率低
火的PI纤维织物可以取代传统的材料。
（5）绝热/结构单元 通过改变温度和初始纤维的结构类型，就有可能生产
出轻薄但结构稳定的织物，具有自我支撑的作用，而且还能 提供良好的隔热性能。
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太空服
防火服
防爆服
炼锅服
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除尘布袋
滤料
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的制备和纺丝成型三个过程，其工艺流程示意图如下：
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目前，PI的纺丝工艺主要采用干法、湿法或干湿法。
同时根据纺丝原液是PAA还是PI，又可将其制备方法分为 两步法和一步法纺丝。另外，近年来还出现了以采用熔融
纺丝和静电纺丝等手段获得PI纤维的相关研究。
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聚酰亚胺ppt课件ppt
20世纪50年代
从最早的美国杜邦公司开始研发并工业化生产聚酰亚胺，到后来的日本、欧洲等地区和国家也纷纷开始研究聚酰亚胺的合成和应用。
世界聚酰亚胺发展历程
20世纪70年代
由于聚酰亚胺材料具有出色的性能，如高耐热、高绝缘、高强度等，因此在航空航天、电子电气、精密机械等领域得到了广泛应用。
20世纪80年代
中国聚酰亚胺市场现状与展望
新能源领域概述
聚酰亚胺在新能源领域的应用
聚酰亚胺在新能源领域的应用案例
聚酰亚胺在新能源领域的应用前景
03
绿色生产和可持续发展
探讨聚酰亚胺材料的绿色生产和可持续发展方向，包括环保生产技术、循环利用技术等。
聚酰亚胺的未来发展趋势
01
材料性能的改进与提升
探讨未来聚酰亚胺材料性能的改进和提升方向，如提高热稳定性、耐高温性能、机械强度等。
随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，聚酰亚胺材料的性能得到了进一步的提升，同时也出现了许多新的合成方法和技术。
中国聚酰亚胺发展历程
20世纪70年代
中国开始研究聚酰亚胺，并在80年代中期实现了工业化生产。
航空航天领域
由于聚酰亚胺具有出色的高温性能和绝缘性能，因此在航空航天领域得到了广泛应用，如高温线缆、高温绝缘材料等。
聚合反应主要包括本体聚合、溶液聚合和熔融聚合等，缩聚反应主要包括界面缩聚、熔融缩聚和固相缩聚等。
合成方法
02
聚酰亚胺的应用
聚酰亚胺具有出色的高温绝缘性能，可用于高温环境中，如高温电线绝缘层和高温电机绝缘材料。
高温绝缘材料
聚酰亚胺具有较好的耐辐射性能，可在辐射环境中保持较好的绝缘性能，如核电站、航天器等领域。
xx年xx月xx日
聚酰亚胺概述
聚酰亚胺概述聚酰亚胺（Polyimide，PI），是分子结构中含有酰亚胺环的一类高分子化合物，是目前工程塑料中耐热性最好的品种之一。
聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。
近年来各国都将聚酰亚胺作为最有希望的工程塑料之一进行研究、开发及利用。
聚酰亚胺最早出现是在1908年，Bogert和Renshaw以4-氨基邻苯二甲酸酐或4-氨基邻苯二甲酸二甲酯进行分子内缩聚反应制得了芳香族聚酰亚胺，但那时聚合物的本质还未被充分认识，所以没有受到重视，直到20世纪40年代中期才有了一些关于聚酰亚胺的专利出现。
20世纪50年代末期制得高分子量的芳族聚酰亚胺。
1955年，美国DuPont公司Edwards与Robison申请了世界上第一项有关聚酰亚胺在材料应用方面的专利。
1961年，DuPont公司采用芳香族二胺和芳香族二酐的缩合反应，用二步法工艺合成了聚均苯四甲酰亚胺薄膜（Kapton），并于1961年正式实现了聚酰亚胺的工业化。
1964年，开发生产聚均苯四甲酰亚胺模塑料（Vespel）。
1965年，公开报道该聚合物的薄膜和塑料。
继而，它的黏合剂、涂料、泡沫和纤维相继出现。
1969年，法国罗纳-普朗克公司（Rhone-Poulene）首先开发成功双马来酰亚胺预聚体（Kerimid 601），它是先进复合材料的理想基体树脂，该聚合物在固化时不产生副产物挥发性气体，容易成型加工，制品内部致密无气孔，但聚酰亚胺真正作为一种材料而实现商品化则是在20世纪60年代。
1.聚酰亚胺的分子结构与性能（1）聚酰亚胺的分子结构聚酰亚胺由含二胺和二酐的化合物经逐步聚合制备，二胺和二酐的结构不同，可制备一系列不同结构和性能的聚酰亚胺。
结构简式如下：聚酰亚胺的主链重复结构单元中含酰亚胺基团，芳环中的碳和氧以双键相连，芳杂环产生共轭效应，这些都增强了主键键能和分子间作用力。
聚酰亚胺分子由于具有十分稳定的芳杂环结构，分子规整、对称性强，有利于结晶，且分子堆积密度高，分子间距离小，分子链刚性大，因此体现出其他高分子材料所无法比拟的优异性能。
聚酰亚胺初生纤维存放过程中结构与性能的变化
第 ３ 卷 第５ ０ 期
２０ 年 １ ０７ ０月
合 成
纤
维
工
业
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ． １３ ５
Ｏｃ ． ２ Ｈ７ ｔ Ｏ０
Ｃ ｌ ＡＳ Ｈ Ｎ ＹＮＴＨＥ ｎ Ｃ Ｆｌ Ｅ Ｉ ｝ Ｒ ＮＤＵＳ ＲＹ ｊ Ｔ
聚 酰 亚 胺 初 生 纤 维 存 放 过 程 中 结 构 与 性 能 的 变 化
烘箱 中烘 干 ； ４一 ４， 二胺基 二 苯醚 （ Ｄ ： 学 纯 ， Ｏ Ａ） 化 上海 试 剂 厂产 ， 燥后 使 用 ； Ｎ 二 甲基 乙酰 胺 干 Ｎ，
（ ＭＡ ） 化学 纯 ， 药 集 团试 剂 有 限公 司产 ； Ｄ ｃ： 国 三
乙胺 ： 学纯 ， 海 凌 峰化 学 试剂 有 限公 司产 ； 化 上 乙 酸酐 ： 化学纯 ， 上海 第一 试剂 总厂产 。
１ 实 验 １ １ 原 料 ．
力 学 性 能 ： 用 常 州 市 第 二 纺 织 机 械 厂 的 采 Ｙ ０４ Ｇ ０ Ａ型 电子单纤 维强力 仪测试 。 形态 与 结 构 ： 用 日本 日立 公 司 生 产 的 Ｓ 采 一
５０型扫 描 电 子 显 微 镜 观察 初 生 纤 维 的表 面形 ７ 态 ，ｉ ｌ ｇａ６０型红 外 光谱 仪 ， 析初 生纤 Ｎｃ ｅ Ｍａｎ ５ ｏｔ 分
到 了 ５ ８ ＯＣ。低 温 下 放 置可 抑 制 初 生 纤 维 力 学 性能 的 衰减 。 ５ ．ｏ
关键词 ： 聚酰亚胺纤维
预聚体
环化
力学性能
结构
中图 分 类 号 ： Ｑ ４．３ Ｔ ３２７
文献识别码 ： Ａ
文 章 编 号 ：１ １０４ （０７０．０３０ ０ ．０１２０ ）５０２．３ ０
聚酰亚胺纤维结构、性能及其应用
０ 引言
聚 酰亚胺 纤 维 （ ｐ ｏ ｌ ｙ ｉ ｍｉ ｄ ｅ ｉ ｆ ｂ ｅ ｒ ）是 指分 子链 中含 有 酰 亚 胺 环 结构 的一 种 纤 维 ，是 高 性 能 纤维
的重 要 品种 之 一 。 聚酰 亚 胺 纤 维具 有 优 异 的 热稳
情况。
１ 聚酰亚胺纤维发展简况
ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ， ｍｏ ｒ ｐ ｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ， ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｐ ｉ ｎ ｎｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｐ Ｉ ， ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ
定 性 、抗 氧 化 、 耐酸 腐 蚀 和 耐辐 射 性 能 ，可 制成
耐高温过滤材料、防护材料和增强结构材料，应
用 于 水泥 、电力 、安全 防护 、轨 道交 通等 领 域 。
鉴 于 聚酰 亚 胺 纤 维 的优 异特 性 ，该 纤 维是 国 家 战 略性 新 兴产 业 中 的新 材 料 ，也 是 国外 发达 国 家重 点关 注 的 新材 料 ， 因此 ，有 必 要 针 对 聚酰 亚
酰亚胺纤维所具有的力学性能 、热稳定性 能和化学性能 。最后指 出了该纤 维在我 国的应用领域和发展前景 。 关键词 ： 聚酰亚胺 纤维；结构形 态；性 能；合 成；纺丝；应 用 中图分类号 ：Ｔ Ｑ ３ ４ ２ ． ７ ３ １ 文献标识码 ：Ａ 文 章编 号 ：１ ０ ０ ７ ． ９ ８ １ ５（ ２ ０ １ ６ ）０ ５ ． ０ ０ ２ ３ ． ０ ４
（１ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ Ｏｆ Ｆ ａ ｓ ｈ ｉ ｏ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ２ ９ ；
聚酰亚胺的结构与性质关系-1横田力男
聚酰亚胺的结构与性质关系-1横田力男聚酰亚胺的结构与性质关系 - 横田力男简介本文旨在探讨聚酰亚胺的结构与性质之间的关系。
聚酰亚胺是一种高性能工程塑料，具有优异的热稳定性、电绝缘性和机械性能。
通过研究聚酰亚胺的结构特征，我们可以更好地理解其性质的来源和变化规律。
结构特征聚酰亚胺的基本结构由酰亚胺基团构成，即多个酰亚胺基团通过键连接形成聚合物链。
聚酰亚胺的分子结构中，酰亚胺基团的取代基、链长以及链之间的交联方式等因素都会对性质产生影响。
热稳定性聚酰亚胺材料因其分子链中的酰亚胺结构，具有较高的熔点和热稳定性。
酰亚胺基团中的C=O键具有较高的键能，使得材料在高温下不易分解或熔化，可以保持较好的物理性能。
电绝缘性聚酰亚胺由于其分子结构的特殊性，具有优异的电绝缘性能。
分子链中的酰亚胺基团不易受到外部电场的干扰，使得聚酰亚胺在电子器件、电机绝缘等领域有广泛的应用前景。
机械性能聚酰亚胺的聚合物链结构紧密，分子内力较大，使得材料具有较高的强度和刚性。
此外，聚酰亚胺还具有良好的耐疲劳性和耐蠕变性，能够在复杂的工况下保持较好的性能表现。
总结总体而言，聚酰亚胺的结构与性质有着密切的关系。
研究聚酰亚胺的结构特征能够帮助我们预测和调控其性能，推动其在工程领域的应用。
未来的研究可以进一步深入探究聚酰亚胺结构与性质之间的相关机制，以提高材料性能，并开拓更广阔的应用领域。
---以上内容仅为简要介绍，聚酰亚胺的结构与性质关系涉及更多细节与研究内容。
如需详细资料，请参考相关文献或咨询相关领域专家。
聚酰亚胺纤维
工艺技术
1、聚酰胺酸浆液常用的溶剂有二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基乙酰胺（DMAc）、二甲基亚砜（DMSo）、N一 甲基．2一吡咯 烷酮（NMP）等非质子极性溶剂。因此聚酰胺酸纤维中残留的溶剂比较容易洗净，有利于后期的 酰亚胺化和拉伸工序的进行。
2、日本的神田拓马报道，将4，4-二苯醚二胺（4，4'－ODA）和均苯四甲酸二酐（PMDA）在NMP中缩聚生成 聚酰胺酸溶液，经湿法纺丝、热环化或化学环化、290℃的热拉伸后，得到的ODA－－PMDA 聚酰亚胺纤维强度仅 为0.36～0．40GPa，初始模量为6．6～7.2GPa，而延伸率却高达8．3%～9．7%。 采用一氯对苯二胺（CIPPD）、 4．4-联苯胺（BzD）、2一氯．4，4-联苯胺（C1Bz）和2，2'－二氯．4， 4'－联苯胺（DiC1Bz）替代二胺ODA 进行无规共聚，经湿法纺线和化学环化或热环化制得的聚酰亚胺纤维，其物理机械性能大大提高。
防护材料
聚酰亚胺纤维拥有良好的可纺性，可以制成各类特殊场合使用的纺织品。由于具有耐高低温特性、阻燃性， 不熔滴，离火自熄以及极佳的隔温性，聚酰亚胺纤维隔热防护服穿着舒适，皮肤适应性好，永久阻燃，而且尺寸 稳定、安全性好、使用寿命长，和其他纤维相比，由于材料本身的导热系数低，也是绝佳的隔温材料。劳动防护 服方面，我国冶金部门每年需隔热、透气、柔软的阻燃工作服5万套，水电、核工业、地矿、石化、油田等部门年 需30万套防护用服，年需耐高温阻燃特种防护服用纤维300t左右。
聚酰亚胺纤维
分子链中含有芳酰亚胺的纤维
01 物理性质
03 纺丝方法 05 防护材料
目录
《高技术纤维概论》教学课件—04聚酰亚胺纤维
聚酰亚胺纤维
主链中大量含氮五元杂环、苯环、-O-键、C=O基团、-C=O基团、-C-N-C-基团，再加上芳杂环 的共轭效应，使主链键能大，分子间作用力也大， 使纤维表现出许多优良的性能。除了具有聚酰亚胺 材料的优异性能之外，还具有优异的热性能和高强 高模性能。
聚酰亚胺与其他高性能纤维的力学性能比较
两步法 纺丝
均苯四酸二酐和芳香族 二胺的预聚体通过溶液 纺丝得到聚酰胺酸纤维
经化学环化或热环 化得到聚酰亚胺
熔融 纺丝
在聚酰亚胺主链上引入聚 酯或聚醚，再进行熔融纺 丝。其纤维耐热性低。
降低聚酰亚胺熔 点，使其熔融纺 丝时不易分解或 交联
聚酰亚胺纤维的改性
●共混改性
聚酰亚胺与其他有机物或无机物共混复合，把不同材料 的优异性能进行组合。如：环氧树脂（EP）、热塑性聚氨酯 （TPUR）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚醚醚酮（PEEK）。
聚酰亚胺（简称PI）是综合性能最佳的有机高分子材料 之一，已广泛用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离 膜、激光等领域。
分解温度一般都在500℃左右 可耐极低温 拉伸强度100~400MPa 不溶于有机溶剂，对稀酸稳定 有很高的耐辐照性能 很好的介电性能 自熄性聚合物，发烟率低 具有很好的生物相容性，无毒
在大分子反应中形成酰亚胺环的合成方法
●由二酐和而异氰酸酯反应获得聚肽亚胺
该反应在非极性溶剂中必须在高温条件下才能发生，而 在极性溶剂中则可以在较温和的条件下进行，催化剂为：水、 醇、胺及醇和酚的碱金属化合物。
优点：不会有水 生成，只有CO2冒 出。
缺点：二异氰酸 酯活性大，副反 应多。
以含有酰亚胺环的单体合成聚酰亚胺
高技术纤维概论
Polyimide Fiber
科聚新材料：聚酰亚胺纤维概述
科聚新材料：聚酰亚胺纤维概述
聚酰亚胺（PI）材料是特种工程塑料中耐热性最好的一种，其耐高温通常达400℃以上，长期使用温度范围－200～300℃，无明显熔点，且高温下强度下降较小，在零下2 6 9 ℃的液氮环境下仍不会发生脆裂，耐溶剂、耐辐射性能优良，阻燃自熄且对人体无毒，优良的性能使其在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域得到广泛应用。
由于聚酰亚胺材料成型后难以通过熔、溶方式进行后续加工，因此其常以复合材料、膜或纤维形式进行后续产品的加工，在众多产品中，聚酰亚胺纤维以其极好的耐热性能、较好的机械性能和相对低廉的价格而在高温过滤、特种服装、高级面料以及国防军工领域具有广阔的市场，成为新世纪即碳纤维、芳纶纤维之后又一颗特种纤维材料的新星。
聚酰亚胺初生纤维的形态结构
第26卷 第3期合 成 纤 维 工 业 Vol.26 No.3 2003年6月 CHINA SYN THETIC FIBER INDUSTR Y J un. 2003 收稿日期:2002-07-15;修订日期:2003-01-25。
作者简介:张清华(1970-),男,博士,副研究员。
主要从事高性能纤维和导电高分子的研究工作。
基金项目:国家自然科学基金(50103002)和上海市科技启明星资助计划(01Q E14006)。
聚酰亚胺初生纤维的形态结构张清华1 罗伟强1 张春华2 陈大俊1 丁孟贤2(1.东华大学纤维材料改性国家重点实验室,上海 200051; 2.长春应用化学研究所高分子物理和化学国家重点实验室,长春 130022)摘 要:以聚酰亚胺浓溶液为纺丝浆液,以乙醇及其与水的混合物为凝固浴,采用干湿法纺丝工艺路线纺制聚酰亚胺纤维。
用扫描电子显微镜研究了初生纤维形态结构,发现聚酰亚胺初生纤维的内部孔洞较小,而且受凝固浴配比的影响也较小。
同时发现聚酰亚胺干湿法成形过程中存在轻微的原纤化现象。
关键词:聚酰亚胺 高性能纤维 初生纤维 形态 结构中图分类号:TQ342.73 文献识别码:A 文章编号:1001-0041(2003)03-0009-03 聚酰亚胺是目前已经工业化的高分子材料中耐热氧化性最好的品种,原料相对易得。
它不仅具有较高的强度和模量,而且具有较高的耐热氧化稳定性,优越的耐辐射性能和电绝缘性使得聚酰亚胺纤维在高温、放射性环境中具有比其它高技术聚合物纤维更大的优势[1,2]。
国外在多年前就开始研制聚酰亚胺纤维并取得了一些成果,尤其是近几年发展迅速。
我国还未见有关聚酰亚胺纤维的报道。
聚酰亚胺纤维的纺制均是采用湿法或干湿法纺丝技术路线,而初生纤维的形态结构对纤维的后期处理和力学性能将会产生直接的影响[2～4]。
作者采用干湿法纺丝技术制备聚酰亚胺纤维,研究了聚酰亚胺初生纤维的形态结构。
聚酰亚胺纤维(P84)
聚酰亚胺纤维（P84）0 引言聚酰亚胺（Polyimide, 简称PI）纤维是以聚酰亚胺树脂或聚酰胺酸作为纺丝浆液纺丝制备而成，其分子链中含芳酰亚胺等基团，是一种常见的高性能聚合物。
具有高强高模的特点，兼具耐高低温、耐辐射、阻燃等多重特性。
P84纤维是由奥地利Lenzing AG公司（目前为赢创工业）推出的产品，是最早实现商业化和最为常见的聚酰亚胺纤维产品。
P84纤维属于联苯型聚酰亚胺纤维，由3, 3′, 4, 4′-二苯酮四酸二酐(BTDA)和二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)及甲苯二异氰酸酯(TDI)三元共聚物缩聚制成，结构式见图1。
P84纤维可在260℃以下连续使用，瞬时温度可达280℃，具有不规则的叶片状截面，比一般圆形截面增加了80%的表面积。
P84纤维可织成无纺布应用到放射性、有机气体和高温液体的过滤网、隔火毯、防护服等方面，在航天航空、机电、化工、汽车等领域广泛应用。
由于生产技术和生产成本的原因，全球聚酰亚胺纤维一直发展比较缓慢，尚未有较大规模的工业化生产企业。
另外一些基础芳香族聚酰胺纤维（如Kevlar）基本能够满足大部分领域对高性能纤维的使用要求，而对于耐热性、强度和模量更高的聚酰亚胺纤维，并非是急需材料，这也是阻碍其发展的主要因素。
图1 P84纤维的分子结构1 国内外聚酰亚胺纤维研究概况1.1 国外概况20世纪60年代，美国杜邦公司最先开始PI纤维的相关研究，但限于当时整体聚酰亚胺发展技术水平与纤维制备方面的实际困难，杜邦公司并没有将聚酰亚胺纤维推向产业化。
20世纪70年代，前苏联报道了关于PI纤维的相关研究，生产规模较小，仅限于军工、航空航天中的轻质电缆护套等应用。
20世纪80年代，奥地利的Lenzing公司（目前技术为德国赢创公司独有）采用PI溶液进行干法纺丝，实现了聚酰亚胺纤维商业化生产，产品名为P84，产能小，主要用于高温滤材领域，价格昂贵且对我国实行限量销售。
2007年5月，美国通用电气公司与FIT（Fiber Innovation Technology，Inc）达成合作协议，拟开发聚酰亚胺纤维，预计生产规模为年产2000 t。
聚酰亚胺课件ppt
60至80年代 实现商品化
1961 年杜邦公司采用芳香族二胺与芳香族二配得缩合反应,用二步法工艺合成 了聚均苯四甲酰亚胺薄膜(Kapton),并于1961年正式实现了PI得工业化。 1969年法国罗纳-普朗克公司(Rhone-Poulene)首先开发成功双马来酰亚胺预 聚体(Kerimid 601),它就是先进复合材料得理想基体树脂。 美国国家航空航天局(NASA)在70年代研制成功得PMR热固性聚酰亚胺树脂较 好地解决了材料难于加工得问题。
1 聚酰亚胺得发展简史
1908年 首次合成
Bogert与 IRenshaw 以 4- 氨基邻苯二甲酸酐或 4- 氨基邻苯二甲酸 二甲酯开展分子内缩聚反应,制得了芳香族聚酰亚胺。
40至50年代 开始推广应用
1955年美国DuPont公司Edwards与Robison申请了世界上第一篇有关聚 酰亚胺在材料应用方面得专利
• 在微电子器件中得应用:用作介电层进行层间绝缘,作为缓 冲层可以减少应力、提高成品率。作为保护层可以减少 环境对器件得影响,还可以对a-粒子起屏蔽作用,减少或消 除器件得软误差
• 液晶显示用得取向排列剂:聚酰亚胺在TN-LCD、SHNLCD、TFT-CD及未来得铁电液晶显示器得取向剂材料方 面都占有十分重要得地位。
优良得电绝缘性能。 偶极损耗小,耐电弧晕性突出, 介电强度高,随频率变化小
耐油、有机溶剂酸 强氧化剂作用下,发生氧化降解, 不耐碱。 碱与过热水蒸气作用下,发生水解
经射线照射后,强度下降很小。 自熄性聚合物,发烟率低
纤维:弹性模量仅次 于碳纤维,作为高 温 介质及放射性物质 得过滤材料与防弹、 防火织物。
大家学习辛苦了,还就是要坚持
聚酰亚胺纤维(P84)
聚酰亚胺纤维(P84)在国内，聚酰亚胺纤维的研究起步较晚，在20世纪90年代才开始。
目前，国内的聚酰亚胺纤维研究主要集中在材料合成、纺丝工艺和应用开发等方面。
其中，___、___和___等高校在聚酰亚胺纤维的研究方面取得了一定的进展。
此外，一些企业也开始涉足聚酰亚胺纤维的生产领域，如___和___等。
虽然国内聚酰亚胺纤维的发展相对滞后，但随着国内高端制造业的不断发展，聚酰亚胺纤维的应用前景将会越来越广阔。
聚酰亚胺或聚酰胺酸溶液通常不会出现溶致液晶现象，因此采用湿法或干喷-湿法纺丝工艺所得的PI纤维原丝的力学性能与其他方法相比并没有本质上的不同。
PI纤维的力学性能最终取决于其后续的热处理工艺。
在湿法纺丝中，喷丝板的设计、凝固浴的组成、初生纤维的干燥条件、原丝的环化以及高温牵伸的精确控制是关键技术。
洗涤液与凝固浴的组合可以减少有机溶剂的回收量和回收成本。
目前国内比较先进的工艺技术可以达到98%以上的回收效率，回收所得的有机组分可以直接用于配制凝固浴和洗涤液，使三废排放极少。
聚酰亚胺纤维具有高强高模的特性，这是由于其分子结构中含有芳环密度较大的酞酰亚胺结构。
PI纤维的模量尤其突出，在与其他高性能纤维进行比较时，其力学性能更为优异。
P84的拉伸强度超过了Kevlar 29和Kevlar 49纤维，仅次于聚对苯撑苯并二噁唑纤维（PBO）纤维。
虽然P84的初始模量比Kevlar纤维高出许多，但与PBO纤维相当。
高强型PI纤维的强度可达到5.8GPa，而超高模型PI纤维的初始模量甚至可达到285GPa。
PI纤维不仅具有高强高模的特性，而且还具有耐高温、耐化学腐蚀、耐辐射、阻燃等优越的性能。
从机械性能方面考虑，PI纤维具有非常强的竞争力。
使用干喷-湿法纺丝工艺路线制备的P84与其他几种高性能纤维的机械性能比较见表1.聚酰亚胺纤维的应用非常广泛。
由于其具有高强高模、耐高温、耐化学腐蚀、耐辐射、阻燃等特性，因此被广泛应用于航空航天、汽车、电子、船舶、防弹衣、防护材料、高温过滤材料、光学材料、医疗器械等领域。
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第26卷 第3期合 成 纤 维 工 业 Vol.26 No.3 2003年6月 CHINA SYN THETIC FIBER INDUSTR Y J un. 2003 收稿日期:2002-07-15;修订日期:2003-01-25。
作者简介:张清华(1970-),男,博士,副研究员。
主要从事高性能纤维和导电高分子的研究工作。
基金项目:国家自然科学基金(50103002)和上海市科技启明星资助计划(01Q E14006)。
聚酰亚胺初生纤维的形态结构张清华1 罗伟强1 张春华2 陈大俊1 丁孟贤2(1.东华大学纤维材料改性国家重点实验室,上海 200051; 2.长春应用化学研究所高分子物理和化学国家重点实验室,长春 130022)摘 要:以聚酰亚胺浓溶液为纺丝浆液,以乙醇及其与水的混合物为凝固浴,采用干湿法纺丝工艺路线纺制聚酰亚胺纤维。
用扫描电子显微镜研究了初生纤维形态结构,发现聚酰亚胺初生纤维的内部孔洞较小,而且受凝固浴配比的影响也较小。
同时发现聚酰亚胺干湿法成形过程中存在轻微的原纤化现象。
关键词:聚酰亚胺 高性能纤维 初生纤维 形态 结构中图分类号:TQ342.73 文献识别码:A 文章编号:1001-0041(2003)03-0009-03 聚酰亚胺是目前已经工业化的高分子材料中耐热氧化性最好的品种,原料相对易得。
它不仅具有较高的强度和模量,而且具有较高的耐热氧化稳定性,优越的耐辐射性能和电绝缘性使得聚酰亚胺纤维在高温、放射性环境中具有比其它高技术聚合物纤维更大的优势[1,2]。
国外在多年前就开始研制聚酰亚胺纤维并取得了一些成果,尤其是近几年发展迅速。
我国还未见有关聚酰亚胺纤维的报道。
聚酰亚胺纤维的纺制均是采用湿法或干湿法纺丝技术路线,而初生纤维的形态结构对纤维的后期处理和力学性能将会产生直接的影响[2～4]。
作者采用干湿法纺丝技术制备聚酰亚胺纤维,研究了聚酰亚胺初生纤维的形态结构。
1实验1.1聚酰亚胺浆液的合成 将一定配比的联苯二酐和二苯醚二胺放入装有对氯苯酚的三角烧瓶中,在氮气气氛下加热并搅拌,采用冷凝器将反应放出的水分排出,在200℃继续反应4h ,得到对数比浓粘度为1.92dL/g 的粘稠溶液,该溶液经过过滤就可以直接用作纺丝浆液。
1.2纺丝成形 以所制备的聚酰亚胺浓溶液为纺丝浆液,采用干湿法纺丝工艺技术路线纺制聚酰亚胺纤维。
浆液的温度保持110℃,氮气压力0.3MPa ,喷丝孔直径0.1mm ,空气层高度10mm 。
凝固浴为乙醇和水的混合物,在不同的浴比下得到不同形态结构的初生纤维。
1.3纤维形态结构的测试 将聚酰亚胺初生纤维在液氮中折断,喷金后在J SM -5600LV 型扫描电子显微镜上观察横截面形态并记录,电镜的加速电压10kV 。
2结果与讨论2.1聚酰亚胺纤维的成形 初生纤维的成形主要是由溶液丝条进入凝固浴后溶剂和凝固剂之间的双扩散过程以及在此过程中的相分离所决定的,其中凝固剂的浓度是一个重要因素。
从目前的研究结果看,酚类是聚酰亚胺的良溶剂,尤以对氯苯酚和间甲酚为佳。
实验中采用对氯苯酚为溶剂,乙醇为凝固浴。
采用纯乙醇为凝固浴,凝固速率过快,初生纤维较脆,加入适量的水可缓和聚酰亚胺/酚溶液丝条进入凝固浴后的双扩散过程,凝固浴中乙醇和水的配比对丝条凝固和成形的影响见表1。
2.2聚酰亚胺初生纤维的横截面形态 为了研究凝固浴中乙醇与水的比例对初生纤维内部形态结构的影响,采用了扫描电子显微镜对初生纤维的横截面进行了观察,照片见图1。
表1丝条在不同乙醇/水配比的凝固浴中的成形情况T ab.1 Form ation of as -spun polyimide f ibers in coagulationb ath with different composition of alcohol and w ater乙醇/水丝条成形现象100/0成形较快,但得到的初生纤维较脆,不利于进行热管拉伸70/30成形较好,能够进行热管拉伸,但拉伸性能不及50/50的好50/50成形较为合适30/70能够成形,但凝固速率太慢,存在明显的丝条粘并现象,丝条中残余的溶剂较多0/100不能成形(a ) (b )(c ) (d )图1初生纤维横断面SEM 照片Fig.1 SEM micrographs of cross -section of as -spun fibers 图1是在乙醇/水体积比为30/70的凝固浴中得到的初生纤维,以及经过去除溶剂后纤维的横断面的电镜照片。
图1照片(a ),(b )是残余的对氯苯酚去除前的照片。
放大倍数为2000断面照片(a )表明聚酰亚胺初生纤维是圆柱状的,在低温下折断后的断面也较为规整。
从放大倍数为10000的断面照片(b )看,表面存在大量的“亮点”,这些尺寸在几十到几百个纳米的“亮点”,是初生纤维中的残余溶剂,因为在40℃以下对氯苯酚是晶体。
将初生纤维在60℃的乙醇中回流3h ,将纤维中残余的溶剂彻底去除,其横截面照片见图1(c );另一种处理方式是将初生纤维在室温下浸泡在乙醇中保持24h ,以便将纤维中残余的对氯苯酚去除干净,其横截面的SEM 照片见图1(d )。
从图片(c ),(d )可以看出,无论采用何种方式将纤维中的残余溶剂去除,在SEM 照片中就几乎看不出有“亮点”存在,取而代之的是聚酰亚胺微细纤维和微小的孔洞。
图2是在不同配比的凝固浴中得到的聚酰亚胺初生纤维的SEM 横截面照片。
从图2中发现,乙醇与水的配比对初生纤维内部的孔洞影响不大,这与传统的湿法或干湿法纺丝成形中凝固浴浓度对初生纤维的影响有明显的不同。
如聚丙烯腈湿法成形PAN/NaSCN/H 2O 体系和聚氨酯PU/DMF/H 2O 体系,凝固浴浓度对初生纤维的形态结构包括纤维内的微孔有明显的影响。
a.乙醇/水=30/70b.乙醇/水=50/50c.乙醇/水=70/30d.乙醇/水=100/0图2不同凝固浴中初生纤维的横断面SEM 照片Fig.2 SEM micrographs of cross -section of as -spun fibersobtained in the coagulation bath with differentcomposition of alcohol and water2.3 聚酰亚胺初生纤维的原纤化现象 图3是聚酰亚胺初生纤维沿纤维轴方向撕裂后的纵断面扫描电镜照片。
照片(a )中能够清楚地看到纤维撕裂的痕迹,为清楚起见,将纤维逐级放大到10000和20000。
从照片(b )可看出,纤维出现了类似原纤化现象(暂且称之为原纤化),而照片(c )则可以看到纤维原纤化后其内部的结构。
在原纤化纤维内部存在大量的“孔洞”,孔洞尺寸在几十到几百个纳米。
a.×2000b.×10000c.×20000图3初生纤维原纤化SEM 照片Fig.3 SEM micrographs of fibrillated as -spun fibers3 结论 采用干湿法制备了聚酰亚胺初生纤维,对其形态结构的SEM 分析表明,初生纤维中存在一01 合 成 纤 维 工 业 第26卷定量的溶剂,凝固浴配比对纤维中孔洞的影响不大,同时还发现,聚酰亚胺纤维存在明显的原纤化现象,原纤化尺寸在几十到几百个纳米。
参 考 文 献[1] 丁孟贤,何天白.聚酰亚胺新型材料[M].北京:科学出版社,1998.8[2] 张清华,陈大俊,丁孟贤.聚酰亚胺纤维[J].高分子通报,2001,(5):66[3] Jinda T,Matsuda T.High-strength and High-modulusCopoly(p-phenylenepyromellitimide)/biphenyl(tetracar2 boximide)Fibers[J].Sen-I G akkaishi.1991,47(11):625 [4] Eashoo M,Shen D,Wu Z Q,et al.High Performance Aro2matic Polyimide Fibers:2.Thermal Mechanical and Dynamic Properties[J].Polymer,1993,34:3209Morphology and structure of as-spun polyimide f ibersZhang Qinghua1,Luo Weiqiang1,Zhang Chunhua2,Chen Dajun1,Ding Menxian2(1.S tate Key L ab.f or Modif ication of Chemical Fibers and Polymer M aterials,Donghua U niversity,S hanghai200051;2.S tate Key L ab.of Physics and Chemist ry,Changchun Institute of A pplied Chemist ry,Changchun130022) Abstract:Polyimide fibers were prepared via dry-jet wet-spinning process with the mixture of alcohol/water as coagulation bath.The morphology and structures of as-s pun polyimide fibers were observed with scanning electron microscope.The results showed that the coagulation bath composition had little influence on the size of the internal micro pores in the fibers,and the fib2 rillation of as-s pun fibers occurred in a slight degree during the spinning process.K ey w ords:polyimide;high-performance fiber;as-s pun fiber;morphology;structure涤纶短纤维盛丝桶铺丝状态不良原因剖析1 盛丝桶铺丝状态的影响因素1.1 盛丝桶的丝束喂入状态喂入机的喂入轮的啮合间距对铺丝状态有重要影响。
按照工艺的要求,采用两齿轮有间隙的啮合,其齿间隙以既能将丝束拉紧,又能使丝束从喂入轮下部顺利剥离为宜。