高技术纤维概论 Polyimide Fiber聚酰亚胺纤维聚酰亚胺纤维聚酰亚胺材料聚酰亚胺材料 聚酰亚胺（Polyimide）是指主链含有酰亚胺环的一类聚合物，其结构式如下图所示： 刚性聚酰亚胺结构富裕聚酰亚胺独特的性能，使它具有很好的耐热性及优异的力学、电、耐辐照、耐溶剂等性能在高温下具备的卓越性能能够与某些金属相媲美 聚酰亚胺（简称PI）是综合性能最佳的有机高分子材料之一，已广泛用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域分解温度一般都在500左右可耐极低温拉伸强度100400MPa不溶于有机溶剂，对稀酸稳定有很高的耐辐照性能很好的介电性能自熄性聚合物，发烟率低具有很好的生物相容性，无毒聚酰亚胺纤维聚酰亚胺纤维 主链中大量含氮五元杂环、苯环、-O-键、-C=O基团、-C=O基团、-C-N-C-基团，再加上芳杂环的共轭效应，使主链键能大，分子间作用力也大，使纤维表现出许多优良的性能除了具有聚酰亚胺材料的优异性能之外，还具有优异的热性能和高强高模性能聚酰亚胺与其他高性能纤维的力学性能比较聚酰亚胺的合成方法聚酰亚胺的合成方法聚酰亚胺的合成方法可以分为两大类：再聚合过程中或再聚合过程中或在大分子反应中形在大分子反应中形成酰亚胺环成酰亚胺环由二酐和二胺反应获得聚酰亚胺由二酐和二胺反应获得聚酰亚胺由四元酸和二元胺反应获得聚酰亚胺由四元酸和二元胺反应获得聚酰亚胺由四元酸的二元酯和二胺反应获得聚酰亚胺由四元酸的二元酯和二胺反应获得聚酰亚胺由二酐和而异氰酸酯反应获得聚酰亚胺由二酐和而异氰酸酯反应获得聚酰亚胺以含有酰亚胺环的单体合成聚酰亚胺以含有酰亚胺环的单体合成聚酰亚胺在大分子反应中形成酰亚胺环的合成方法在大分子反应中形成酰亚胺环的合成方法由二酐和二胺反应获得聚酰亚胺由二酐和二胺反应获得聚酰亚胺一步法：一步法： 二酐和二二酐和二 胺在高沸胺在高沸 点溶剂中点溶剂中 直接聚合直接聚合两步法：两步法：二元酸酐二元酸酐 和二胺单和二胺单 体反应成聚体反应成聚 酰胺酸液，酰胺酸液，再加工成聚再加工成聚酰亚胺酰亚胺三步法：三步法：二酐和二胺二酐和二胺 反应得聚酰反应得聚酰 胺酸，脱水胺酸，脱水 环化成聚异环化成聚异 酰亚胺，经酰亚胺，经 酸、碱催化酸、碱催化或热处理成或热处理成聚酰亚胺聚酰亚胺气象沉淀法：气象沉淀法： 由单体直接由单体直接 合成聚酰亚合成聚酰亚 胺涂层的方胺涂层的方 法法在大分子反应中形成酰亚胺环的合成方法在大分子反应中形成酰亚胺环的合成方法在大分子反应中形成酰亚胺环的合成方法在大分子反应中形成酰亚胺环的合成方法由四元酸和二元胺反应获得聚酰亚胺由四元酸和二元胺反应获得聚酰亚胺在大分子反应中形成酰亚胺环的合成方法在大分子反应中形成酰亚胺环的合成方法 在高沸点溶剂中由四元酸和二元胺形成盐，再在高温下形成聚酰亚胺。
在大分子反应中形成酰亚胺环的合成方法在大分子反应中形成酰亚胺环的合成方法由四元酸的二元酯和二胺反应获得聚酰亚胺由四元酸的二元酯和二胺反应获得聚酰亚胺 将二酐在醇中回流酯化得到二酸二酯，冷却后加二胺和第三组分再将反应物溶液涂覆在碳纤维或玻纤上，经过热处理后在加热压成型，制成聚酰亚胺符合材料在大分子反应中形成酰亚胺环的合成方法在大分子反应中形成酰亚胺环的合成方法由二酐和而异氰酸酯反应获得聚肽亚胺由二酐和而异氰酸酯反应获得聚肽亚胺 该反应在非极性溶剂中必须在高温条件下才能发生，而在极性溶剂中则可以在较温和的条件下进行，催化剂为：水、醇、胺及醇和酚的碱金属化合物 优点优点：不会有水：不会有水生成，只有生成，只有CO2冒冒出缺点缺点：二异氰酸：二异氰酸酯活性大，副反酯活性大，副反应多以含有酰亚胺环的单体合成聚酰亚胺以含有酰亚胺环的单体合成聚酰亚胺 通用的缩聚反应都可以用来由带酰亚胺环的单体合成各种带酰亚胺环的聚合物，如聚肽胺酰亚胺以及双马来酰亚胺树脂等 所得共聚物的特点：预聚体稳定、易溶、黏附性好，固化物坚韧、耐热、耐辐射，并具有突出的力学性能和电性能聚酰亚胺纤维的制备方法聚酰亚胺纤维的制备方法一步法一步法纺丝纺丝两步法两步法纺丝纺丝熔融熔融纺丝纺丝均苯四酸二酐和芳香族二胺的预聚体通过溶液纺丝得到聚酰胺酸纤维经化学环化或热环化得到聚酰亚胺以聚酰亚胺溶液为纺丝浆液，初生纤维就是聚酰亚胺。
有利于纤维的超分子结构保持在聚酰亚胺主链上引入聚酯或聚醚，再进行熔融纺丝其纤维耐热性低降低聚酰亚胺熔点，使其熔融纺丝时不易分解或交联聚酰亚胺纤维的改性聚酰亚胺纤维的改性共混改性共混改性 聚酰亚胺与其他有机物或无机物共混复合，把不同材料的优异性能进行组合如：环氧树脂（EP）、热塑性聚氨酯（TPUR）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚醚醚酮（PEEK） 两步法合成时，加入第三单体后改变聚合物性能如：全部用芳香族的二酐或和二胺，合成材料的耐热性和强度有所提高；用芳香族的二酐或二胺，增加溶解性共聚改性共聚改性结构改性结构改性 分子主链引入柔性基团，如醚键、酮键、烷基等，侧链引入大的基团，如苯基、正丁基、三氟甲基等，合成不对称或扭曲非共平面结构，得到具有独特性能的聚酰亚胺聚酰亚胺纤维的改性聚酰亚胺纤维的改性聚醚酰亚胺纤维（聚醚酰亚胺纤维（PEI） 对于聚酰亚胺纤维（PI）改性最成功的是聚醚酰亚胺纤维（PEI），该纤维呈金黄色，突出特性为优异的耐热性 PEI是一种非结晶性高聚物，优良的成型加工性是一种非结晶性高聚物，优良的成型加工性能突出 PEI是在PI链上引入醚键、芳烃基团以及异丙基等结构Ar破坏了高分子链的对称性，又在主链上加入了异丙基，增增加了分子链柔性，降低玻璃化温度，改善了分子链的流动性，加了分子链柔性，降低玻璃化温度，改善了分子链的流动性，大幅度提高了PI的可加工性又不至于太大影响高聚物优良的热稳定性。
聚酰亚胺的发展方向可溶性聚酰亚胺低吸水率、低膨胀系数聚酰亚胺低介电常数聚酰亚胺易加工、韧性和耐高温的聚酰亚胺基体树脂。