聚酰亚胺纤维新材料

浅谈聚酰亚胺纤维的纺丝工艺

张行 （111314142）

摘要：本文通过介绍聚酰亚胺纤维的优异性能和其各种不同的纺丝工艺，比较了各种不同的纺丝工艺的优缺点，得出的结论是：目前比较实用的纺丝工艺是干喷湿法纺丝工艺，但如何更好的控制小分子的脱除和提高制品质量仍需研究；值得进一步研究和探索的是熔融纺丝工艺和液晶纺丝工艺。 关键字：聚酰亚胺 干喷湿法纺丝 熔融纺丝 液晶纺丝

1. 聚酰亚胺纤维的发展历史与现状

20世纪60年代，美国杜邦公司发现了芳香族聚酰亚胺的液晶行为，由此促成了著名的Kevlar纤维的研制和工业化生产。与此同时，聚酰胺酰亚胺、聚酰胺酰阱、等聚合物制备的高性能纤维也相继研制成功。到80年代中期，著名的P84纤维由奥地利的Lenzing AG公司研制并推广。[1]

90年代，美国Akron大学的Stephen.Z.D.Cheng等对不同体系的高性能聚酰亚胺纤维进行了大量研究，聚酰亚胺纤维的制备工艺、纤维性能以及相关的测试分析均得到很大程度的提高。

近年来俄罗斯人制备出一类具有优异机械性能的聚酰亚胺纤维，其强度达5.8GPa，模量达285GPa，这一纤维标志着聚酰亚胺纤维的发展有进入了一个新的阶段。[2]

2. 聚酰亚胺纤维的主要性能及

名词解释：

1.人造纤维：以天然高分子化合物为原料，经化学处理和机械加工制得的纤维，也称再生纤维

2.差别化纤维 : 泛指对常规化学纤维产品有所创新或赋予某些特性的化学纤维。 主要是指经过化学改性或物理改性，使常规化学纤维的服用性能得以改善，并具有一些新的性能，使同一化学纤维大品种的产品多样化和系列化。

3.异形纤维：在合成纤维成形过程中，采用异形喷丝孔纺制的具有非圆形截面的纤维或中空纤维称为异形截面纤维，简称异形纤维。

4.复合纤维：在纤维横截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物，这种化学纤维称为复合纤维，或称双组分纤维，多组分纤维。

5.共混纤维：由两种或两种以上不同的聚合物混合后纺制成的化学纤维。

6.高性能纤维：具有高强度、高模量、耐高温、耐化学药品、特别优异的一类新型纤维。

7.功能纤维：在常规化学纤维原有性能的基础上，又增加了某种特殊功能的一类新型纤维。

8．线密度：线密度是表示纤维粗细程度的量，在我国化学纤维工业中，也称“纤度”。 1000m长纤维重量的克数即为该纤维的特数

9.初始模量：即弹性模量（或杨氏模量）是指纤维受拉伸而当伸长为原长的1%时所需的应力。

10．吸湿性：是指在标准温湿度（20℃、65％相对湿度）条件下纤维

名词解释：

1.人造纤维：以天然高分子化合物为原料，经化学处理和机械加工制得的纤维，也称再生纤维

2.差别化纤维 : 泛指对常规化学纤维产品有所创新或赋予某些特性的化学纤维。 主要是指经过化学改性或物理改性，使常规化学纤维的服用性能得以改善，并具有一些新的性能，使同一化学纤维大品种的产品多样化和系列化。

3.异形纤维：在合成纤维成形过程中，采用异形喷丝孔纺制的具有非圆形截面的纤维或中空纤维称为异形截面纤维，简称异形纤维。

4.复合纤维：在纤维横截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物，这种化学纤维称为复合纤维，或称双组分纤维，多组分纤维。

5.共混纤维：由两种或两种以上不同的聚合物混合后纺制成的化学纤维。

6.高性能纤维：具有高强度、高模量、耐高温、耐化学药品、特别优异的一类新型纤维。

7.功能纤维：在常规化学纤维原有性能的基础上，又增加了某种特殊功能的一类新型纤维。

8．线密度：线密度是表示纤维粗细程度的量，在我国化学纤维工业中，也称“纤度”。 1000m长纤维重量的克数即为该纤维的特数

9.初始模量：即弹性模量（或杨氏模量）是指纤维受拉伸而当伸长为原长的1%时所需的应力。

10．吸湿性：是指在标准温湿度（20℃、65％相对湿度）条件下纤维

绝缘材料2007,40(2)

33

可溶性聚酰亚胺研究进展

吕仁亮,吕兴军,佘万能,王文志,宛盼盼

(湖北省化学研究院,武汉

430074)

摘要:归纳了通过分子设计合成可溶性聚酰亚胺的7种主要方法,一是在聚合物主链中引入柔性结构单元,二是在聚酰亚胺链中引入大的侧基或侧链,三是在聚酰亚胺链中引入三氟甲基取代基,四是在聚酰亚胺链中引入扭曲的非共平面结构,五是通过共聚合反应等手段改善聚酰亚胺的溶解性,六是在聚合物主链中引入酰胺结构,七是合成超枝化的聚酰亚胺。关键词:聚酰亚胺;可溶性;单体结构中图分类号:T Q323.6文献标志码:A 文章编号:1009-9239(2007)02-0033-05

Research Pro g ress on Soluble Pol y imides

LU

Ren _lian g ,LU Xin g _j un,SHE Wan _nen g ,WANG Wen_zhi ,WAN Pan _p an (H ubei Resear ch I nsti tute o f Chemistr y ,Wuhan 430074,Chi na )

Abstract :Seven pr eparatio n methods of Soluble po

聚酰亚胺薄膜（PI薄膜）项目

立项报告

投资分析/实施方案

聚酰亚胺薄膜（PI薄膜）项目立项报告

聚酰亚胺薄膜，简称PI薄膜，是世界上性能最好的薄膜类绝缘材料，

由均苯四甲酸二酐(PMDA)和二胺基二苯醚(DDE)在强极性溶剂二甲基乙酰胺（DMAC）中经缩聚并流延成膜再经亚胺化而成。产品具有耐高低温性、电

绝缘性、耐辐射性、耐腐蚀性等特性，广泛应用在航空、航天、电气/电子、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光、机车、汽车、精密机械和自动办公

机械等于高新技术领域。

该聚酰亚胺薄膜（PI薄膜）项目计划总投资3161.67万元，其中：固

定资产投资2124.79万元，占项目总投资的67.20%；流动资金1036.88万元，占项目总投资的32.80%。

达产年营业收入7123.00万元，总成本费用5367.13万元，税金及附

加62.89万元，利润总额1755.87万元，利税总额2060.95万元，税后净

利润1316.90万元，达产年纳税总额744.05万元；达产年投资利润率

55.54%，投资利税率65.19%，投资回报率41.65%，全部投资回收期3.90年，提供就业职位96个。

坚持安全生产的原则。项目承办单位要认真贯彻执行国家有关建设项

目消防、安全、卫生、劳动保护和环境

绝缘材料2007,40(2)

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可溶性聚酰亚胺研究进展

吕仁亮,吕兴军,佘万能,王文志,宛盼盼

(湖北省化学研究院,武汉

430074)

摘要:归纳了通过分子设计合成可溶性聚酰亚胺的7种主要方法,一是在聚合物主链中引入柔性结构单元,二是在聚酰亚胺链中引入大的侧基或侧链,三是在聚酰亚胺链中引入三氟甲基取代基,四是在聚酰亚胺链中引入扭曲的非共平面结构,五是通过共聚合反应等手段改善聚酰亚胺的溶解性,六是在聚合物主链中引入酰胺结构,七是合成超枝化的聚酰亚胺。关键词:聚酰亚胺;可溶性;单体结构中图分类号:T Q323.6文献标志码:A 文章编号:1009-9239(2007)02-0033-05

Research Pro g ress on Soluble Pol y imides

LU

Ren _lian g ,LU Xin g _j un,SHE Wan _nen g ,WANG Wen_zhi ,WAN Pan _p an (H ubei Resear ch I nsti tute o f Chemistr y ,Wuhan 430074,Chi na )

Abstract :Seven pr eparatio n methods of Soluble po

第一编 基础编 第1章 聚酰亚胺合成法

1．前言

正象主链含酰胺结构的聚合物被称为聚酰胺那样，主链含亚胺结构的聚合物统称为聚1）

酰亚胺。其中亚胺骨架在主链结构上的聚合物，也就是直链型聚酰亚胺不仅合成困难也无实用性。相反具有环状结构的聚酰亚胺，特别是五员环状聚酰亚胺已知的品种很多，实用性很强。因此，一般所说的聚酰亚胺都是指后面这种环状聚酰亚胺。环状聚酰亚胺与聚苯并咪唑等同是含氮的杂环聚合物的一种。

图示1

聚酰亚胺进一步还可分为由芳香族四羧酸和二胺为原料通过缩聚反应得到的缩聚型聚酰亚胺和双马酰亚胺经加聚反应（或缩加聚）得到的加聚型聚酰亚胺。其中前面的缩聚型聚酰亚胺是大家最熟悉也是应用最广的，一般所称的聚酰亚胺都是指这种缩聚型聚酰亚胺。本书也是以这种缩聚型聚酰亚胺为主。而后者为加聚型聚酰亚胺实际属耐热性热固型树脂的热固型聚酰亚胺（参考应用编第2章）。

具有代表性的聚酰亚胺就是由美国杜邦公司1960年开发成功，1965年商品化的二苯醚型聚酰亚胺。也就是大家所熟悉的称为[Kapton]聚酰亚胺，经过40多年后至今仍然在高耐热性塑料中保持领先地位的一种优异的材料。关于这种聚酰亚胺开发的经过Sroog（Dupont公司）有过详细的介绍。2）

图示2

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聚酰亚胺项目可行性研究报告

《十三五规划》

核心提示：聚酰亚胺项目投资环境分析，聚酰亚胺项目背景和发展概况，聚酰亚胺项目建设的必要性，聚酰亚胺行业竞争格局分析，聚酰亚胺行业财务指标分析参考，聚酰亚胺行业市场分析与建设规模，聚酰亚胺项目建设条件与选址方案，聚酰亚胺项目不确定性及风险分析，聚酰亚胺行业发展趋势分析 提供国家发改委（甲、乙、丙）级资质 中投信德——专业编写各类商务报告

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本报告是针对行业投资可行性研究咨询服务的专项研究报告， 此报告为个性化定制服务报告，我们将根据不同类型及不同行业的项目提出的具体要求，修订报告目录， 并在此目录的基础上重新完善行业数据及分析内容， 为企业项目立项、批地、融资提供全程指引服务。

可行性研究报告是在制定某一建设或科研项目之前，

采用均苯四甲酸二酐(PMDA)、4,4′-二胺基二苯甲烷(MDA)以及侧基含联苯和己基的二胺(TBCA)三元共聚制备了聚酰亚胺垂直取向剂,摩擦前后得到相同的垂直取向效果,探讨了侧链二胺TBCA的含量对聚酰亚胺取向膜垂直取向性能的影响,采用衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)对摩擦前后聚酰亚胺膜表面侧链的相对含量进行了对比,并运用原子力显微镜(AFM)考察了表面细微沟纹对液晶分子取

第2 6卷

第 l期

液

晶

与

显

示

Vo12 NO 1 . 6, . Fe ., 0 1 b 2 1

21 0 1年 2月

Chn s o r a fEtud Cr sasa d Dipa s ieeJ u n l q i y tl n s ly o

文章编号：0 72 8 ( 0 10—0 90 10—70 2 1 )10 0—4

聚酰亚胺液晶垂直取向膜的表面取向分析姜莹，孙振，房玉庆，汪映寒( lk高分子科学与工程学院高分子材料工程国家重点实验室， I 1学 a) )四川成都 606) 1 0 5

摘

要：用均苯四甲酸二酐 ( MD、,'胺基二苯甲烷 ( A)及侧基含联苯和己基的二胺 ( B采 P A)4 4-二 MD以 T CA)

三元共聚制备了聚酰亚胺垂直取向剂，擦前后得

哈尔滨理工大学学士学位论文 聚酰亚胺/TiO2复合材料制备及介电性能表征

摘 要

本文以均苯四甲酸二酐(PMDA)、4，4′二氨基二苯醚(ODA)为原料，采用二步法合成了聚酰亚胺，即先制备聚酰胺酸前躯体，再由聚酰胺酸亚胺化制得聚酰亚胺，并对聚酰亚胺的制备工艺进行了研究。再以钛酸正丁酯为原料，采用水解法制备了TiO2。然后采用共混法和原位法两种方法制备出聚酰亚胺/TiO2复合膜。

对制备出的TiO2进行了红外光谱，扫描电镜和粒度分析等测试。红外光谱表明该TiO2在500-800cm-1处有特征峰。扫描电镜对该TiO2的表面形貌进行了观察。粒度分析表明该TiO2的平均粒径为0.9μm。

对制备出的聚酰亚胺以及聚酰亚胺/TiO2复合膜进行了红外光谱、扫描电镜、电击穿、体积电阻率和表面电阻率和力学性能等一系列的测试。红外光谱分析表明聚酰亚胺亚胺化完全；扫描电镜分析表明，制备的杂化薄膜中，TiO2粒子均匀地分散在PI基体中，粒子尺寸在100~200nm之间，有一小部分无机粒子出现团聚现象；电击穿测试表明，随着TiO2含量的增加， PI膜的抗电击穿性能变好；由PC40B型数字绝缘电阻测试仪测试分析表明，TiO2掺杂后体积电阻率和表面电阻率均增大，材