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什么是聚酰亚胺
聚酰亚胺纤维又称芳酰亚胺纤维,是指分子链中含有芳酰亚胺的纤维。是综合性能最佳的有机高分子材料之一。其耐高温达400°C以上,长期使用温度范围-200~300°C,部分无明显熔点,高绝缘性能,103赫兹下介电常数4.0,介电损耗仅0.004~0.007,属F至H级绝缘。
根据重复单元的化学结构,聚酰亚胺可以分为脂肪族、半芳香族和芳香族聚酰亚胺三种。根据链间相互作用力,可分为交联型和非交联型。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。上世纪60年代,各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入 21世纪最有希望的工程塑料之一。
聚酰亚胺,因其在性能和合成方面的突出特点,不论是作为结构材料或是作为功能性材料,其巨大的应用前景已经得到充分的认识,被称为是"解决问题的能手"(problem solver),并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"。
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聚酰亚胺的物理性质
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%。
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聚酰亚胺的制取和纺丝
3.1 制取方法
制法:醚类均聚纤维由均苯四甲酸酐与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;酮类共聚纤维由二苯基甲酮-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。
3.2 纺丝方法
聚酰亚胺纤维纺丝方法分为湿法纺丝和干法纺丝,根据纺丝浆液是聚酰亚胺还是聚酰胺酸,有一步法纺丝和二步法纺丝之分。
第一步是将聚酰胺酸的浓溶液经湿法或干法喷丝得到聚酰胺酸纤维,第二步是将第一步纺制的聚酰胺酸纤维经化学环化或热环化得到的聚酰亚胺纤维,因而称为二步法。
二步法纺制聚酰亚胺纤维是研制聚酰亚胺纤维以来一直普遍使用的方法。
纤维的拉抻工序可以在第一步进行,也可在第二步酰亚胺化的过程中进行,或者每一步都进行一定的拉伸。
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聚酰亚胺的用途
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。
聚酰亚胺纤维织成的无纺布,是制作装甲部队的防护服、赛车防燃服、飞行服等防火阻燃服装最为理想的纤维材料。这种纳米纤维非织造布还可用来制造舒适且保暖的功能性服装,如军用服装、医用卫生服、消除不良体味的休闲服、防生化武器特种服装、医用卫生防护服装、高效烟雾防护面罩等。
来源:纺织大学堂
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