聚酰亚胺纤维PPT课件

聚酰亚胺纤维,第四组制作,1,.,二、聚酰亚胺纤维及其性能和应用,目录,一、聚酰亚胺材料,2,.,一、聚酰亚胺材料,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。,（一）聚酰亚胺材料的概述,4,.,聚酰亚胺（简称PI）是综合性能最佳的有机高分子材料之一，已被广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。今年来，各国都将聚酰亚胺列为21世纪最有希望的工程塑料之一。聚酰亚胺，因其在合成和性能方面的突出特点，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了充分的认可，并认为没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术。,（二）聚酰亚胺材料的重要性,5,.,（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34GPa，而纤维的可达200GPa。,（三）聚酰亚胺材料的性能简介,6,.,（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。,7,.,（1）薄膜：用于电机的槽、绝缘及电缆绕包材料（2）涂料：作绝缘漆用于电磁线，或作耐高温涂料（3）先进复合材料的基体树脂：用于航空、航天等（4）纤维：做各种功能性织物（5）泡沫塑料：做耐高温隔热材料（6）工程塑料：主要用于自润滑、绝缘、密封及结构材料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,（四）聚酰亚胺材料的应用,8,.,胶带,电热膜,9,.,二、聚酰亚胺纤维,10,.,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。此外，他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。芳香族聚酰亚胺（PI）纤维主要由聚酰胺酸（PAA）或PI溶液纺制而成的高性能纤维。,（一）聚酰亚胺纤维简介,11,.,第一阶段：20世纪6070年代，聚酰亚胺纤维的发展处于起步阶段，主要是中国、美国、日本等国家通过干法或干湿法，将聚酰胺酸纺制成纤维，再经酰亚胺化制备聚酰亚胺纤维。第二阶段：20世纪80年代，研究如何提高聚酰亚胺纤维的溶解性。第三阶段：20世纪90年代，传统的制备聚酰亚胺纤维的方法得到改善。人们成功地利用湿法、共聚合等方法制备出了聚酰亚胺纤维，大大提高了聚酰亚胺纤维的力学性能。第四阶段：进入21世纪，特别是近几年来，试验得到了不同化学结构的高强髙模、耐高温、耐辐射的聚酰亚胺纤维。,（二）聚酰亚胺纤维发展概况,12,.,（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,（三）聚酰亚胺纤维性能介绍,13,.,（四）聚酰亚胺纤维的种类,14,.,PI纤维的制造主要包括聚合物的制备、聚合物流体的制备和纺丝成型三个过程，其工艺流程示意图如下：,（五）聚酰亚胺纤维的制备方法,15,.,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。,（六）聚酰亚胺纤维的纺丝工艺,16,.,两步法纺丝路线是以聚酰胺酸溶液为纺丝浆液先制取聚酰胺酸纤维，经250350高温热酰亚胺化、热拉伸和热处理后可得到高性能的聚酰亚胺纤维，其生产工艺流程示于图1。由于聚酰胺酸溶解性较好，因此两步法工艺很好地解决了聚酰亚胺纤维生产过程中选择溶剂的难题。,（1）两步法纺丝路线,17,.,一步法纺丝路线则要求纺丝浆液为聚酰亚胺溶液，可以直接纺制出聚酰亚胺纤维。一般得到的聚酰亚胺纤维的力学性能较高。但由于聚酰亚胺的溶解性较差，极大地限制了采用一步法工艺所能制备聚酰亚胺纤维的种类。,（2）一步法纺丝路线,18,.,通过大分子结构设计和聚集态结构的调控，可以得到不同化学结构的高强高模、耐高温、耐辐射特性的聚酰亚胺纤维。,（七）聚酰亚胺纤维的改性,19,.,（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。,（八）聚酰亚胺纤维的应用,20,.,（4）飞机和其他运输工具的内部材料在飞机和高速火车中，这些质轻、低密度、坚硬和耐火的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。,21,.,太空服,防火服,防爆服,炼锅服,22,.,23,.,除尘布袋,滤料,24,.,张兴祥、韩娜、王宁新型与特种纤维西鹏、张宇峰、安树林高技术纤维概论张清华、张春华、陈大俊丁梦贤高科技纤维与应用丁梦贤、何无白聚酰亚胺新型材料徐颖,周华,程先华.聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能J.江苏大学学报(自然科学版).2011(02)任小