[科普中国]-聚酰亚胺纤维

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。

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%。

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。1

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。

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。

3、日本帝人公司在NMP中合成聚酰胺酸溶液，将该溶液挤入空气，然后进入以90：l0的水一NMP混合液为凝固浴中，在拉伸浴中拉伸2倍，卷绕，然后进入第二步工序，将聚酰胺酸纤维浸在醋酸酐和吡啶的混合液中进行化学酰亚胺化，温度为20—70℃，得到聚酰亚胺纤维。此时得到的聚酰亚胺纤维的物理机械性能并不很高，采用高温（450～6OO℃）处理，同时对纤维进行小倍数的拉伸．可使聚酰亚胺大分子发生部分交联，进一步提高纤维的物理机械性能，其抗张强度2-20GPa．初始模量145GPa。

4、NASA的Clair与其合作者以BTDA和4，4一ODA为单体在DMAc中缩合聚合得到可以纺丝的聚酰胺酸浓溶液，以乙醇或乙二醇的水溶液为凝固浴，干湿法纺制聚酰胺酸纤维。纤维去除溶剂干燥后，分别在100T；、2OO℃和3OO℃下拉伸热处理纤维各1h，得到的聚酰亚胺纤维的强度0．19GPa，初始模量3．6GPa。

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。

中国发展状况位于江苏省连云港市的奥神新材料股份有限公司日前成功试产聚酰亚胺纤维（PI纤维）。这一新型纤维可以在高温条件下高效捕捉PM2.5颗粒，保护空气不受污染。该产品将为全面实施国家最新《环境空气质量标准》后的环保产业提供关键核心材料。

江苏奥神集团抓抢战略机遇，于2011年投资成立江苏奥神新材料有限公司，联合东华大学自主开发聚酰亚胺纤维。此次试产的聚酰亚胺纤维项目总投资5亿元，采用拥有自主知识产权的干法纺丝及一体化生产技术，生产效率高，产品均匀性好，溶剂回收率高。此外项目组还成功研发出聚酰亚胺纤维成套生产设备。2

据悉，在该项目实施过程中已获得了一种用于干法纺制聚酰亚胺异形纤维的喷丝板和一种用于聚酰亚胺纤维的环化装置两项授权专利，以及一种碳纳米管/聚酰亚胺复合纤维的制备方法独占许可专利。

今年2月国家新公布的《环境空气质量标准》特别增加了PM2.5监测指标，该标准将在2016年全面实施。聚酰亚胺纤维是国家“十二五”期间重点鼓励发展的战略性新材料和民用急需高新技术纤维产品。（中国化工报

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学