P84聚酰亚胺纤维在非织造业中的应用

先 地 位 因 为 货 源 少 以 及 几 种 单 体 成 分 价 格 昂
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贵， 加之 大 多 数 芳 香族 聚 酰 亚 胺 既 难 熔 又难 溶 ， 不 易 纺 制 成 纤 维 ， 此 聚 酰 亚 胺 工 业 上 的 应 用 仍 很 因 有 限 。经 过 广 泛 的 研 究 和 开 发 ． 酰 亚 胺 产 品 最 聚
＾ 本 文 根 据 这 些 性 质 ， 述 了 Ｐ４聚 酰 亚 胺 纤 论 ８
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维 的 应 用 领 域 ， 了用 于高 温 滤 尘 袋 外 ， 可 用 于 除 还 防 护 服 、 热 材 料 和密 封 材 料 绝
ｌ 介 绍
聚酰亚胺 聚合物 属于 高性 能 聚合物 ， 因其 优 良的 耐 热 性 和 阻 燃 性 ， 好 几 个 应 用 领 域 处 于 领 在
试 的结 果 如下 ：
由于 聚酰 亚 胺 纤 维 优 良 的 集 尘 性 能 ， 常 将 常 Ｐ ４与 其 他 纤 维 混 纺 ， 将 其 置 于 废 气 流 一 侧 制 ８ 或 成 过 滤 材 料 工 业 上 有 将 一 层 聚 酰 亚 胺 纤 维 与 ＩＴ Ｐ Ｓ 间 位 芳 族 聚酰 胺 ， 至 Ｐ Ｓ纤 维 结 合 ， ｒ Ｅ、Ｐ 、 ｌ 甚 Ｅ 形 成 一 复合 结 构 的专 利 。 由 Ｐ ４ Ｐ Ｓ组 成 的 复 合 ８／ Ｐ
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聚 酰 亚 胺 纤 维 自 １８ ９ ５年 引 人 以 来 便 成 为 市 场 上众 人 皆知 的 产 品 。 其 主 要 特 点 是 良好 的热 稳 定 性 和 不 燃 烧 性 。 Ｐ４纤 维 与 其 他 纤 维 不 同 ， ８ 其 不 规 则 的 叶 形 横 截 面 形 成 了非 常 高 的纤 维 表 面 积 系 数 无 定 形 的 化学 结 构 导 致 在 纤 维 受 热 温度 超 过 其玻 璃 化 温 度 ３ ５Ｃ时 有 较 高 的 潜 在 收 缩 性 ， １￣ 这 可用 于 生 产 出 增 高 密 度 的 自我 支 撑 的结 构
缘 均 可 使 用 这 种 新 产 品
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中 密 度 Ｐ ４纤 维 板 是 金 黄 色 的 半 刚 性 纤 维 ８ 板 ， 度 为 ０４ ｃ ， 度 ８ｍ 抗 张 模 量 ２ ６５ 密 ．８ 厚 ｍ， １． ＭＰ ， 裂 伸 长 ２ ％ ， 缩 模 量 ４０ ｋａ 连 续 使 用 ａ断 ９ 压 １ Ｐ ，
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温度 ２８Ｃ， 导热 性 为 ２ ℃下 ００９ ｋ２４ ８￣ 其 ５ ．４ ，０ ％下
０， ６３ ０ ｋ
３． 防 护 服 ４
Ｐ４聚 酰 亚 胺 纤 维 除 热 稳 定 性 好 且 不 燃 烧 ８ 外 ， 手 感 柔 软 因 而 被 用 作 防 护 服 材 料 。 自从 欧 其
p84纤维与其他纤维?同其?规则的叶形横截面形成了非常高的纤维表面积系数无定形的化学结构导致在纤维受热温度超过其玻璃化温度315c时有较高的潜在收缩性这可用于生产出增高密度的自我支撑的结构本文根据这些性质论述了p84聚酰亚胺纤维的应用领域除了用于高温滤尘袋外还可用于防护服绝热材?和密封材?l介绍聚酰亚胺聚合物属于高性能聚合物因其优良的耐热性和阻燃性在好几个应用领域处于领先地位因为货源少以及几种单体成分价格昂贵加之大多数芳香族聚酰亚胺既难熔又难溶??纺制成纤维因此聚酰亚胺工业上的应用仍很有限
通 过 纤 维 横 截 面 很 容 易 辨 认 出 Ｐ ４纤 维 一在 ８ 纺 丝 工 艺 中应 用 特 殊 的 工 艺 参 数 可 以获 得 不 规 则 的纤维截面（ ４ 。 图 ） 同样 纤 度 的 圆形 或 豆 形 纤 维 相 比 ， 规 则截 面纤 维 表 面 系 数 更 大 不
他纤 维 ， 使其在压 力差很小 时 滤效 率也 很高。 过
维。
地利 ） ８ 于 ０年代 后 半 期 生 产 出来 此 后 ． 种 独 这 特纤 维 的 性 能 在 好 几 个 领 域 中得 到 应 用 ， 非 织 在 造 业 中也 占有 主 要 地 位
完 全 非 晶态 的 聚 合 物 的 热 性 能 由玻 璃 化 温 度
２ 纤 维特 性
不 含 卤素 的 芳 族 聚合 物 是 在 高 极 性 溶 剂 中 ， 如 二 甲基 甲酰 胺 （ ＭＦ 或 二 甲基 乙 酰 胺 （ ＭＡＣ ． Ｄ ） Ｄ ） 由一 个酐 （ Ｔ Ａ） 芳 族 二 异 氰 酸 酯 缩 聚 而 成 （ ＢＤ 与 图
３ 应 厢
由 于纤 维 价 格 昂 贵 ， 酰 亚 胺 纤 维 仅 用 于 要 聚 求 有 热 稳 定 等 良好 特 性 的领 域 。 ３ １ 高温 过 滤 。
３ 不同 纤维 的 Ｌ Ｉ Ｏ
燃烧 烟 道 废 气 、 炉 、 泥 窑 或 沥 青 厂 中 的过 煤 水 滤用 布使 用 Ｐ４纤 维 虽 为 成 功 ， 面 系 数 大 于 其 ８ 表
图 ２ １ ４纤维 的 等温 降解 ＇ ８
＆ｅ 短 纤 维 以 及 ｌ００ｄｅ 复 丝 根 据 聚 合 ｘ的 ６ ｔ ｘ的 物 的化 学 结 构 ． 维 呈 黄 色 如若 需 要 彩 色 纤 维 ， 纤 蜊 在 纺 丝 原 液 中加 入有 机 颜 料 便 可 获 得 深 色 泽 ：
氟碳化合物作 多种 不 同表面 处理 ， 改善毡 的抗 化
含 Ｐ４纤 维 的 过 滤 介 质 的优 异 特 性 不 仅 在 工 ８
学 试 剂 、 水 和 拒 油 污等 性 能 拒 业 设 备 中得 到 验 证 ， 且 在 受 控 条 件 和 标 准 条 件 而
下 的实 验 室 测 试 中也 得 到 证 实 。 图 ６给 出的 是 不
的 ＬＩ Ｏ 值
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罔 ５ 纤 维 表 面 积 与 纤 度 的 关 系
增 大 的表 面 积 有 利 于 其 过 滤 性 能 ， 可 制 成 也 蓬 松 值 高 的纱 和非 织 造 布 ， 于 绝 热 领 域 。 用 Ｐ ４聚 酰 砸胺 口纺 制 成纤 度 从 ０ ６ｄｅ ８ ｒ 。 ｔｘ～８ ０ 。
●
图 １ 制 造 １ ４聚合 物 的 单体 ＇ ８
２ ２ｄｅ 、 ． ｔ ． ｔ ２ ３ ｄ ｘ和 ５ ５ ｄｅ 。２ ２ ｄｅ ｘ ｅ 、 ｔ ｘ ． ｔ ｘ聚 酰 亚 胺
纤 维 的 典 型 的机 械性 能 如 下 ：
强 度 （ ）３ Ｎ ｔ 干 ：８ｃ ／ｅ ｘ 伸 长 ：０ ３ ％ 缩 率 （５ ℃ ，０ ｒ ｎ ： ％ ２ ０ １ ｉ） ＜１ ａ
图 ５是纤 维 的 表 面 积 系 数 值 与纤 度 和 横 截 面
的函 数 关 系 图 ２ ２ ｄ ｘ 度 的 Ｐ ４纤 维 表 面 积 ｔ 纤 ｅ ８
同的过滤介质 暴露 于含约 ２ ／ 其 ９ ％颗 粒 ２８ｇ ０
小 于 ｌⅢ 的 尘 杂 的 废 气 中 的 情 况 空 气 按 １６ ． ｍ／ ｉ 流 速 进 人 非 织 造 布 ， 过 １０ｈ 以 Ｐ４ ａ ｒ ｎ的 经 ０ ， ８
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圈 ４ １ ４纤 维 的 电 镜 照 片 ＇ ８
伸 强 力 超 过 ８０ Ｎ ５（ｉ透 气 率 为 ２０ Ｌ ｅ ， ０ ／ ． ｎ ｌ ０ ／ｌ ｍ２
ｍｎ ｉ：加工 艺 中 的其 他 步骤 有减 少 表 面绒 毛的 ［
烧 毛工 艺 以 及轧 光 工 艺 。也 可 用 Ｐ Ｆ Ｔ Ｅ分 散 剂 和
１。 ）
来表 征 ， ８ Ｐ４的 玻 璃 化 温 度 是 ３ ５ 纤 维 可 在 １ ℃， ２０Ｃ ５ ￣应用 温度 下 使用 ， 维不 会熔 融 ， 在 升华 纤 但
温 度 下 会 分 解 和 碳 化 。 图 ２是 等 温 热 重 分 析 法 （Ｇ 的分 析 情 况 ， 明 不 同 温 度 下 ， 维 重 量 对 Ｔ Ａ） 表 纤 时间 的 函数 关 系 ． ５ ．３＆Ｃ下 经 ３ ｈ后 重 量 损 失 ５ ；０ ￣ ７ ｉ 重 量 损 失 达 ５ ％。 ％ ５ ０Ｃ下 ０ｒｎ后 ａ ０ 聚 酰 亚 胺 的 另 一 项 特 性 是 其 固有 的 不 燃 性 Ｐ４是 极 限 氧 指 数 （ ＯＩ高 达 ３ ％ 的 有 机纤 维 中 ８ Ｌ ） ８
耗 ， 减 少 了 风机 能耗 。 也
０． ｃ ］ 主 要 用 于 橡 胶 和 塑 料 加 工 工 艺 中 的 ９ ６ ｍ，
绝缘 ， 缘板具有 耐压性 ， 以像 木材那样进行机 绝 可 械加工 ， 并且在 未绝缘 区域 很容 易装 配成绝 缘 包 装 挤压 、 热定 形 压缩 和注 塑铸模 等工 艺 中的绝
比 『样 纤 度 圆形 截 面 的 Ｐ Ｓ纤 维 约 太 ６ ％ 一 一 ｌ ＿ ｉ 】 Ｐ ５
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４ ２
产 业 用 纺 织 品
第 １ 总 第 １４期 ８卷 １
为原料的过滤 毡在 不 同压 差条件 下 ， 滤性能 明 过 显 优 异 ， 而 可减 少 脉 动 清 洁 循 环 次 数 ， 低 了能 从 降
图 ６ 过滤 介质 的不 同压 力
洲发 布有关 消防服 的标 准后 ， 热材料 日显重要 。 绝
就 机 械 和 热 应 力 而 言 ， 酰 亚 胺 纤 维 的 绝 热 系 列 聚 产 品如 Ｐ４内衬 完 全 符 合 该 标 准 的 要 求 。 ８ Ｐ ４内衬 由 聚 酰 亚 胺 纤 维 针 刺 毡 构 成 （ 量 ８ 定 ２０ｇ ｍ ）此 毡 的藏 青 色 面 料 （ １ ／ ２ 由 ３ ％ ０ ／ ｚ ， １０ｇ ｍ ） ３ Ｐ ４和 ６ ％ 阻燃 粘 胶 构 成 、柔性 的 内 衬 要 求 能 在 ８ ７ 许 多 次洗 涤 后仍 能 防 火 和 防热 。根 据 防 火 防 护 服 标 准 Ｅ ４９标 准 （ Ｎ３６方 法 Ｂ Ｅ ３７ 进 行 测 Ｎ６ Ｅ ．６一 ， Ｎ６ ）
使 用 的 过 滤介 质 大 多 是 用 针 刺 工 艺 生 产 的 这 些 产 品 可 由 Ｐ４ 短 纤 维 或 复 丝 制 成 ， 可 用 ８ 也 Ｂｓｔ或 Ｐ Ｆ 聚 四 氟 乙 烯 ） 维 ， 可 使 用 纱 布 ａａｔ Ｔ Ｅ（ 纤 还
类 型的过 滤介质 毡 的平 均 定量 为 ５０ｇⅢ ， ０ ／ ２拉
该 聚 合 物 是 完 全 亚 胺 化 的 ， 干 纺 法 可 直 接 用 纺制成纤维 ， 可提 供 的 纤 度 有 １０ｄｅ 、１７ｄ ｘ ． ｔ ￣ ． ｔ 、 ｘ ｅ
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２０ ００年 第 ３期
产 业 用 纺 织 品
一 ４ １
的一 种 ，Ｏ Ｌ Ｉ是 在 氧 气 ／ 气 混 合 空 气 中 ， 维 点 氯 纤 燃 和 燃烧 所 需 的 氧 气 量 ， 以百 分 数 表 示 。 要 能 自 行 熄 灭 ，Ｏ 需 高 于 ２ ％ 图 ３给 出 ｒ不 同 纤 维 ＬＩ ５
纤维制 成的过滤袋其使用 寿命 已超过 ３５ 。 ．年
３． 密 封 应 用 ２
除浸 渍 ＩＴＥ制 成 编 织 充 填 材 料 和 油 浸 Ｐ４ ｒ ｌ ８ 复丝 制 成 泵 的 填 塞 箱 和 反 应 器 外 ， 有 将 非 织 造 还
按 Ｅ ４ ９进 行 测 试 的 原 材 料 组 成 为 ： ｏ ｅ Ｎ６ Ｎｍ ｘ
初 由 Ｉ ｎｉｇ公 司 ， 现 在 的 ｌｓｅ ｉｒ ￣ｚ ｎ 即 ｎｐ ｃＦｂｅ 司 【 ｓ公 奥
密 度 ：．１ Ｃｆ １４ ｌ ｑ ｌ 极 限 氧 指 数 ：８ ３ ％
这些数值表 明 Ｐ ４ 能与高模 量低 伸长的增 ８不
强 纤 维 相 比 ． 可 用 于 生 产 必 须 具 有 足够 强力 、 但 柔 性 及 耐 热 性 的各 种纺 织技 术 用 产 品 的 典 型 纺 织 纤