1、聚酰亞胺(PI)纖維是一種具有高強高模、耐高低溫、耐輻射和優(yōu)異電絕緣性能的有機高性能纖維,因此在原子能工業(yè)、航空航天、國防建設(shè)、高速交通、新型建筑、海洋開發(fā)、體育器械、防護用具及環(huán)保產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但常規(guī)聚酰亞胺幾乎不溶于任何有機溶劑,而且熔點也很高或者根本沒有熔點,導(dǎo)致聚酰亞胺紡絲成纖比較困難,這限制了聚酰亞胺纖維的工業(yè)化應(yīng)用,因此目前商品化聚酰亞胺纖維種類較少。聚酰亞胺紡絲通常采用兩步法和一步法,兩步法雖然解決了紡絲成

2、纖難的問題,但無法解決纖維內(nèi)部缺陷,纖維力學(xué)性能較差。一步法無需再進行亞胺化處理,這樣可以避免亞胺化時水分子放出造成的纖維微孔問題,從而使聚酰亞胺纖維保持較高的力學(xué)性能,但采用了有毒的酚類溶劑,對環(huán)境和人體危害較大。本文根據(jù)實驗室的研究基礎(chǔ),在常規(guī)無毒溶劑中合成了溶解性良好的聚酰亞胺,以聚酰亞胺溶液為紡絲液,采用一步干濕法紡絲得到聚酰亞胺初生纖維,然后再對初生纖維進行熱處理得到性能較好的聚酰亞胺纖維。
　　 論文以實驗室自制二胺

3、(BAPM)和均苯四甲酸酐(PMDA)為原料在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中合成了聚酰亞胺溶液。利用光譜(IR)和熱重分析(TGA)考察了亞胺化溫度及時間對聚酰胺酸亞胺化程度的影響,結(jié)果表明:聚酰胺酸在熱亞胺化溫度為195℃左右、亞胺化時間為8h時基本完全亞胺化。投料固含量、亞胺化反應(yīng)時間、溶劑和前驅(qū)體聚酰胺酸(PAA)等影響聚酰亞胺特性粘度的研究表明:在NMP溶劑中,當(dāng)投料固含量為16％、溶劑為NMP時、亞胺化時間為8h,聚酰亞胺的特性

4、粘度最大,達到0.997dL/g。聚酰亞胺薄膜的拉伸測試發(fā)現(xiàn)聚酰亞胺薄膜的力學(xué)性能隨亞胺化時間的增加而逐漸增強;采用熱重分析法對聚酰胺酸的亞胺化動力學(xué)進行了研究,結(jié)果表明:聚酰胺酸的亞胺化主要發(fā)生在120℃～250℃溫度范圍內(nèi),反應(yīng)分前期快速和后期慢速兩個階段,快速亞胺化階段的反應(yīng)速率常數(shù)比慢速亞胺化階段大1個數(shù)量級左右。
　　 利用旋轉(zhuǎn)流變儀對紡絲溶液的流變性能進行了研究,結(jié)果表明:紡絲溶液隨著剪切速率的增大表現(xiàn)出剪切變稀行為

5、,是典型的假塑性非牛頓流體;溶液表觀黏度隨溫度升高而降低,隨濃度的增加而增大;紡絲溶液的損耗模量和儲能模量隨溶液濃度的增加而增大,隨溫度的升高而減小,紡絲溶液的內(nèi)耗隨濃度的增加而減小,隨溫度的升高而增大。利用干濕法紡絲技術(shù)對聚酰亞胺溶液進行溶液紡絲,主要研究凝固浴對纖維截面形態(tài)和力學(xué)性能的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn):通過調(diào)節(jié)凝固體系(水和NMP的比例)可以得到內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻密實,力學(xué)性能較好的初生纖維。當(dāng)以水和NMP(比例8:2)為凝固浴,凝固浴溫度

6、在5℃～15℃之間時,拉伸倍率為3倍,可以得到力學(xué)性能較好的初生纖維,其斷裂強度和初始模量分別為0.82cN/dtex和20.47cN/dtex。
　　 為了得到力學(xué)性能較好的聚酰亞胺纖維,必須對初生纖維進行熱處理,使聚酰亞胺纖維內(nèi)部大分子鏈重新排列,發(fā)生取向。本文研究了熱處理條件對纖維的物理性質(zhì)、力學(xué)性能、結(jié)晶性能、熱性能等的影響,同時研究了纖維的熱裂解動力學(xué)。研究結(jié)果表明:纖維在經(jīng)過熱處理后,顏色從米白色變成金黃色或者橘黃色