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聚酰亚胺 2015-5-7 主要内容 聚酰亚胺的性质 聚酰亚胺的类型 聚酰亚胺的制备及基本方法 聚酰亚胺的应用 聚酰亚胺简介 聚酰亚胺（PI）是一类具有酰亚胺重复单元的聚合物，具有高强高模的特性，耐高温、耐化学腐蚀、耐辐射、阻燃等优越的性能。聚酰亚胺的这些性质使得其在航空航天、国防军工、新型建材、环保防火等领域中发挥着越来越重要的作用。 聚酰亚胺的简介 1961年杜邦公司首次推出聚酰亚胺的商品，从此奥地利Evonic公司将其实现工业化生产，美日也相继开始研究聚酰亚胺纤维。我国东华大学和四川大学也在进行聚酰亚胺纤维的研究，目前仍处于初期阶段。 聚酰亚胺的类型 脂肪族聚酰亚胺 按重复单元分类： 半芳香族聚酰亚胺 芳香族聚酰亚胺 按热性质分类：热塑性聚酰亚胺、热固性聚酰亚胺。 聚酰亚胺的制备 二酐和二胺在非质子极性溶剂如二甲基甲酰胺二甲基亚砜中进行缩合聚合，生成聚酰胺酸，之后加热固化脱水成聚酰亚胺。常用的二酐和二胺是均苯四甲酸二酐（PMDA）和4,4-二氨基二苯醚。 聚酰亚胺的制备 二酐和二异氰酸酯反应。 聚酰亚胺的生产工艺 制备聚酰亚胺纤维的工业方法分为一步法和两步法两种方法。 1、一步法 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”没有酰亚胺化工序，纺制的原丝无须再进行酰亚胺化“可有效地避免两步法工艺中因水分子释放所造成的纤维微孔问题”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、二步法 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“250℃~350℃”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。 聚酰亚胺的应用 * 聚酰亚胺胶带 抗辐射服装 拉伸、弯曲、压缩强度较高； 突出的抗蠕变性，尺寸稳定性。 主链键能大，不易断裂分解,耐高温。 耐低温性好，很低的热膨胀系数 优良的电绝缘性能。 偶极损耗小，耐电弧晕性突出， 介电强度高，随频率变化小 耐油、有机溶剂酸 强氧化剂作用下，发生氧化降解， 不耐碱。 碱和过热水蒸气作用下，发生水解 经射线照射后，强度下降很小。 自熄性聚合物，发烟率低 a.力学性能： b.热性能： c.电性能： d.耐化学药品性： e.耐辐射性： 2013年3月7日，全球首家，也是唯一一家轶纶生产商——长春高琦聚酰亚胺材料有限公司在北京主办了一场特殊的内部品鉴会，向国内主流户外媒体发布了Orwonderils世界首款聚酰亚胺纤维套绒户外冲锋衣。 特点：金黄色，纤维本身的颜色 保暖且火烧不着 防风、防水系数的都是目前市面上最高的 使用透湿膜，使湿气迅速排出，不产生憋闷感 纤维：弹性模量仅次于碳纤维，作为高 温介质及放射性物质的过滤材料和防弹、防火织物。 聚酰亚胺在航空航天中的应用 图 2 为 美国AEC-Able 公司研制的20 m 太阳帆样机，由伸展臂和 4 块薄膜构成。薄膜采用LaＲC-CPI 热塑性聚酰亚胺复合材料，厚 3． 5 μm。 热塑性聚酰亚胺复合材料在美国的超音速飞机计划中也得到了应用。NASA 在 1994 年开始超音速飞机研究，飞行时表面温度为 177 ℃，要求使用寿命为 60 000 h。现有的高温树脂基复合材料无法满足超音速飞机，已确定50 % 的结构材料为以热塑性聚酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材料，每架飞机的用量约为 30 t。 下图为波音公司采用 IM7/PETI-5 材料制造的机身夹芯板。 中国运载火箭技术研究院在长征三号甲运载火箭的气动机叶片中采用了碳纤维增强的热塑性聚酰亚胺复合材料，该材料在低温、高速、干摩擦和高磨损等恶劣工作条件下表现优异，为长征三号甲运载火箭成功完成“嫦娥一号”探测卫星的发射做出了重要贡献。图为长征三号甲运载火箭。 国内聚酰亚胺在航空航天中的应用现状 *