第2章第二、三、四、五节

1、第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维聚芳酯纤维是全芳族聚酯纤维的简称，是继全芳香族聚酰胺纤维开发成功之后，又一个通过高分子液晶纺丝而制得的高科技纤维。最简单的聚芳酯是聚对羟基苯甲酸（PHBA）。 CO*On熔点610；分解温度400 ；不溶于强酸。 第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维1、热力学分析要降低熔点，减少H，或增大S，都是有效的途径。工业生产中常采用共聚改性的方法，一方面破坏分子链的规整性，降低聚合物的结晶度，减少熔融热H；另一方面增大分子链的柔性，减少分子的刚性，增大聚合物熔融中的S。 TmH/S第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维2、降低聚芳酯熔点的方法主链的芳

2、环上引入取代基；引入萘环等较大的芳环以破坏聚合物结构上的致密性；主链上引入少量柔性基团；主链上引人间位二元芳酸以破坏分子链的直线性。A或聚对苯撑对苯二甲酸酯或聚对苯撑对苯二甲酸酯第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维表 10-1 典型聚合物的相关长度及 Mark-Houwink 指数 聚合物 相关长度 柔性链聚合物 PE PPTA 3，4-PCOPGT P（HBA/HNA） 0.6 20.040.0 2.0 6.09.0 0.50 1.06 0.730.76 0.98 全芳族聚酯分子的刚性远高于含柔性链的聚酯，在熔融状态下易形成向列液晶，因此聚芳酯被称为熔致（或热致）液晶聚酯。第二节第二节

3、 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维形成液晶性聚芳酯的单体形成液晶性聚芳酯的单体（一）聚对羟基苯甲酸（PHBA）的合成由对乙酰氧基苯甲酸（ABA）熔融缩聚而成。第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维对乙酰氧基苯甲酸（ABA） 聚对羟基苯甲酸（PHBA）（二）X-7G的合成由美国Easterman公司用PET和ABA反应，得到的共聚酯。其熔点显著降低，ABA含量在4090范围内形成熔致性液晶。商业化的X-7G有两种共聚比，PET/ABA分别为40/60和20/80。第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维第二节第

4、二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维COOHOCH3CO+OOCH3COCCH3OCOOHOCHOO+CCOHHOOOCH3COOHCOOCCOOOO（四）PHQT的合成美国杜邦公司采用苯基对二乙酰基苯（PHQD）与对苯二甲酸（TA）或萘二甲酸共聚反应，生成带有侧基的共聚酯PHQT。其结构如下式所示：第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维（五）Vectran的合成美国赛拉尼斯公司用ABA与6-乙酰氧基-2-萘甲酸（ANA）共聚反应，得到的共聚物其商品名为Vectran。共聚酯的熔点随ANA基团含量的变化而变化，ABA/ANA=70/30时，共聚酯的熔点最低。第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族

5、聚酯纤维第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维COOHOCH3CO+OCH3COCOHON2200透明熔融体13h250280混浊熔融分散体10min1h280340，真空COOOCO三、聚芳酯的纺丝（一）纺丝方法聚芳酯主要采用熔融液晶纺丝方法；这种方法的技术关键是如何处理分子量与加工流变性和纤维强度的问题。尽管对以上所列举的各种全芳族聚酯都开展过纺丝研究，但到目前为止惟一获得商业化成功的品种是塞拉尼斯的Vectran。第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维目前熔致性液晶纺丝主要有以下几种方法：u开始使用较低分子量的聚合体进行熔体纺丝，再经过长时间的高温热处理，类似于固相缩聚反应的效果

6、，使纤维的分子量进一步提高，从而提高强度。u采用适当高的分子量的聚合体，熔体粘度在高温和高剪切速率下，仍处于熔融纺丝的范围内纺丝，用比较短的热处理时间，即可进一步提高纤维的强度和模量。u根据Zimmerman研究报道，高分子量的共聚酯其结晶熔融热H在l0J/g以下时，也可在纺丝温度稍低于熔点而略微高于凝固点的范围里进行过冷纺丝，在比较低的纺丝速度下卷绕，达到稳定纺丝，再经过短时间的热处理，强度可达到26.5cN/dteX左右。第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维（二）纺丝工艺纺丝过程与普通PET熔融纺丝无多大差别，聚合好的共聚酯熔体可以直接进入纺丝机，也可制成切片，经过处理后再熔融挤出纺

7、丝。一般纺丝速度在1002000m/min，喷丝头拉伸倍数超过10以上。挤出过程中，熔体温度控制在熔点稍高一些范围，低于分解温度以避免聚合物热分解。大多数芳香族聚酯的纺丝温度控制在275375，此时熔体呈熔致性液晶结构，通过喷丝孔时，受到剪切应力，大分子很容易沿着纤维轴向取向，还来不及热松弛，纺丝细流就冷却固化成形，分子取向几乎完全保持，使初生纤维有较高的力学性能。第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维1、聚芳酯熔体的流变行为第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维2、聚芳酯纤维在纺丝过程中的细化行为第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维3、聚芳酯纤维的热处理热处理对于芳香族聚酯纤维

8、的成形是相当关键的工序，要控制升温速率和丝束的张力，在惰性气氛保护下或减压下，加热到接近纤维熔点的温度，连续除去生成的小分子副产物，增加纤维的相对分子质量，提高纤维的强度。芳香族聚酯纤维经过热处理后，强度有大幅度的提高。目前认为由于热处理提供了分子末端运动的机会，发生进一步固相缩聚，同时后结晶使纤维的结晶更加完善，因此提高了纤维的强度。第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维HBA/HNA初生纤维初生纤维热处理条件热处理条件热处理纤维热处理纤维TM温度温度/时间时间/hTM60:402.172.4250902.967.370:301.568.7250

9、902.569.973.:27-2700.53.7-Vectran热处理前后纤维的性能比较热处理前后纤维的性能比较四、纤维的结构和性能1、聚芳酯纤维的性能第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维-00.050吸水率吸水率()282342270380熔点熔点()-1.231.411.40密度密度(gcm3)7.04.33.73.1伸长伸长()518269134模量模量(GPa)3.92.92.94.1强度强度(GPa)3,4-PCOPGTPHQTVectranEkonol-00.050吸水率吸水率()282342270380熔点熔点()-1.231.411.40密度密度(gcm3)7.04.3

10、3.73.1伸长伸长()518269134模量模量(GPa)3.92.92.94.1强度强度(GPa)3,4-PCOPGTPHQTVectranEkonol2、聚芳酯纤维的结构芳香族聚酯纤维的结构由改性的方法不同、随原料的组成不同而变化，但基本构造仍是伸直链高取向的原纤结构。第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维3、聚芳酯纤维的结晶结构第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维芳香族聚酯的晶胞参数芳香族聚酯的晶胞参数4、Vectran的性能现在Vectran已经开发成几个品种，有中强低伸纤维，强度1.5GPa，伸长2%，模量70.9GPa；高强型纤维，强度3.3GPa，伸长3.5%，模量9

11、5.3GPa；超高模量型纤维，强度2.65GPa，伸长2.2%，模量106.4GPa，以适应不同的用途需要。Vectran纤维具有高强度、高模量，耐蠕变尺寸稳定性好，有极低的吸湿率和耐化学腐蚀性，在200干热和100湿热条件下收缩率为零，因此可与PPTA纤维相媲美，在耐水性、耐酸碱性及耐磨损方面还优于PPTA纤维，将在各个产业部门得到广泛应用。第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维五、聚芳酯纤维的用途作为增强纤维材料，在光缆、特种电线中起支撑保护作用，与橡胶复合可制造耐高压软管、传送带、耐磨密封件及汽车用橡胶部件，和树脂复合可成为超薄型印刷电路基板。纤维织物耐切割性好，是防护服、手套等安全

12、用品的好材料，也是优秀的耐高温耐腐蚀的工业过滤布。芳香族聚酯纤维特别适合编织渔网、养殖业围网、船用绳索，它不怕潮湿，强度大，使用寿命长，又可轻量化。在体育器材方面，如网球板、头盔及雪撬等也在开始使用。第二节第二节 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维一、概述（一）开发背景PBO 是聚对苯撑苯并双口恶唑(Poly-p-phenylene benzobisthoxazole)的简称，是一种液晶芳香族杂环聚合物。PPTA纤维虽具有高的比强度和比模量，但是单位面积的力学性能比钢丝差，耐热性也不够高，如果从分子结构上引入杂环基团，限制分子构象的伸张自由度，增加主链上的共价键结合能，就有可能大幅度提高纤维的模量、

13、强度和耐热性。20世纪60年代，美国空军材料实验室对芳香族杂环聚合物进行了研究，开发了一系列杂环聚合物。第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维NNHNNHNNNNHHNONONOONNSNSNSSN反式聚对苯撑苯并双咪唑（trans-PBI） 顺式聚对苯撑苯并双咪唑（cis-PBI） 反式聚对苯撑苯并双恶唑（trans-PBO） 顺式聚对苯撑苯并双恶唑（cis-PBO） 反式聚对苯撑苯并双恶唑（trans-PBZT） 顺式聚对苯撑苯并双恶唑（cis-PBZT） 第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维第三节第三节 聚

14、对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维（二）发展简介PBO是由美国空军空气动力学研究所首先开发的，美国斯坦福大学研究所（SRI）拥有聚苯并唑的基本专利，道化学公司取得其全世界实施权并进行工业化开发。1990 年日本东洋纺公司从美国道化学公司购买了PBO专利技术，1991年由道一巴迪许化纤公司在日本东洋纺公司的设备上开发出PBO纤维。1994年，日本东洋纺公司得到道一巴迪许化纤公司的准许，出巨资30亿日元建成了400 t/ aPBO单体和180 t/ a纺丝生产线，并于1995年春开始工业化生产，1998 年生产能力达到200 t/a ，其商品名为紫隆(Zylon)。至今

15、日本东洋纺仍然是现在世界上唯一一家可以进行商业化生产PBO纤维的公司。第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维二、二、PBO的合成的合成1、多聚磷酸法、多聚磷酸法目前PBO纤维的合成大多采用此方法，由4，6-二氨基间苯二酚盐酸盐与对苯二甲酸以多磷酸（PPA）为溶剂，P2O5为脱水剂进行溶液缩聚而制得。其反应式为：第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维HOOHHOOH2HCl+COOHHOOCNONOPPA二氨基间苯二酚盐酸盐对苯二甲酸PBO第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维

16、此方法中较难的一步是4，6-二氨基间苯二酚盐酸盐的制备，其合成方法有：三氯苯法、二氯苯法、间苯二酚法、苯胺法、间苯二酚磺化氯化法、间苯二酚磺化法等。 2HClClClClClClClO2NNO2ClOHHOO2NNO2OHHOH2NNH2H2NaOHHNO3第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维2、对苯二甲酰氯法、对苯二甲酰氯法用对苯二甲酰氯与4，6-二氨基间苯二酚盐酸盐在甲磺酸（MSA）和P2O5（质量分数为40%50%）中加热反应制得，其反应式为： 第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维HOOHHOOH2HCl

17、+COClClOCNONOMSA/P2O5二氨基间苯二酚盐酸盐对苯二甲酰氯PBO3、三甲基硅烷基化法、三甲基硅烷基化法采用4，6-二氨基间苯二酚盐酸盐与三甲基硅氨烷为原料反应得中间体，再与对苯二甲酰氯进行加热反应。 4、对羟基苯甲酸酯法、对羟基苯甲酸酯法采用对羟基苯甲酸甲酯为原料，在混酸作用下，于室温下反应得中间体，在多聚磷酸介质中经二甲基乙酰胺溶剂缩聚反应。第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维三、纤维制造三、纤维制造第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维纺丝原液制备双螺杆挤出机挤出喷头拉伸（空气层20cm）凝固

18、成型（磷酸水溶液 ）洗涤 干燥 卷绕成型 初生纤维 热处理（600） 成品 纤维构造形成模型图第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维四、纤维的结构和性能四、纤维的结构和性能（一）结晶结构第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维（二）PBO纤维的性能第二节第二节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维表11-4 PBO纤维的性能Zylon与其他纤维比较（表）与其他纤维比较（表）1、强度和模量、强度和模量 第二节第二节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维强度和模量（

19、图）比强度和比模量（图）比强度和比模量（图）2、耐热性和阻燃性、耐热性和阻燃性 第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维热失重，空气中热失重，空气中第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维热失重，氩气中热失重，氩气中500失重不同温度下强度保持不同温度下强度保持Zylon-AS200下强度保持下强度保持500下强度保持下强度保持3、其他性能、其他性能蠕变性能韧性（冲击能量吸收）耐磨性能耐化学腐蚀性能第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯

20、并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维Zylon-HM的蠕变性能的蠕变性能热空气中收缩率热空气中收缩率曲挠性能曲挠性能耐溶剂性耐溶剂性（甲基乙基酮）（二甲基甲酰胺）（甲醇）（汽油）（制动液）耐溶剂性之耐耐溶剂性之耐60%硫酸硫酸耐溶剂性之耐耐溶剂性之耐20%盐酸盐酸耐溶剂性之耐耐溶剂性之耐20%硝酸硝酸耐溶剂性之耐耐溶剂性之耐20%NaOH耐溶剂性之耐耐溶剂性之耐5%NaClO耐溶剂性之耐耐溶剂性之耐10%NaCl五、五、PBO纤维的应用纤维的应用（一）从形态上看第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维（轮胎、胶管、输送带） （二）从性能上看1、高模量材料PB

21、O作为高模量工业材料以长丝和超短纤维形式存在，长丝用作张紧材料、网球、快艇、赛艇、竞赛标准帆布等体育器材。超短纤维用作各种树脂、工程塑料的增强材料，使材料的抗张力性能增加。第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维2、高强度材料PBO作为高强度工业材料主要以长丝形式存在，主要用作航空航天材料；轮胎、胶管、输送带等橡胶制品的补强纤维；弹道导弹和复合材料的增强组分；光学纤维电缆的抗张力组分和光缆的保护膜；电热线、耳机线等各种软线的增强纤维；绳索补强纤维；防弹材料及各种塑料和混凝土等的补强材料等。第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）

22、纤维）纤维3、耐热材料PBO纤维作为耐热材料以短纤维形式存在，用于铝材、玻璃生产过程中的抗热减震材料，高温过滤袋、热保护皮带等。PBO纤维在耐热材料领域内正在替代传统材料石棉；另外，正在试探用PBO纤维在350以下领域替代芳香族聚酰胺等难燃纤维，在350 以上领域替代不锈钢纤维或者陶瓷纤维等无机纤维。第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维4、阻燃材料PBO纤维具有很好的阻燃性，接触火焰之后炭化也很慢，安全性很高，作为消防服用衣料是比较合适的。利用其优良的难燃性，完全有可能成为制作消防服及耐热工作服、安全手套，安全靴等的衣料。第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶

23、唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维 PBO纤维在其他领域还有很多用途，如电绝缘材料、卫星探测、轻体材料、汽车工业、深海油田开发等方面较大的应用；作为高速列车车体不但可以减轻车身重量，还可以使车身强度增加，利用PBO 纤维的耐化学腐蚀性制备耐腐蚀保护服。第三节第三节 聚对苯撑苯并双恶唑（聚对苯撑苯并双恶唑（PBOPBO）纤维）纤维一、一、PBI纤维的发展概况纤维的发展概况1960年代初，在美国国家科学基金会的资助下，H.Vogel和C.S.Marvel首次发表了用3,3,4,4-四氨基联苯胺（TAD）和间苯二甲酸二苯酯（DPIP）合成聚（2,2-间苯撑-5,5-二苯并咪唑）的研究成

24、果。从60年代开始，Celanese公司与美国空军材料试验所（AFML）签订合同，合作开发PBI纤维，用于制做火箭收回的降落伞。从70 年代后期到80年代，Celanese公司在PBI 及纤维制备工业技术方面相继几次取得突破性进展。第四节第四节 聚苯并咪唑（聚苯并咪唑（PBIPBI）纤维）纤维自1983年开始，Celanese公司用TDA和DPIP为原料单体合成聚苯并咪唑， 以DMAc为溶剂，采用溶液纺丝技术批量生产PBI纤维。1985年美国联邦贸易委员会将聚苯并咪唑（Polybenzimidazole，PBI）纤维认定为由含咪唑结构单元的芳香族聚合物制成的纤维。除美国外，英国、法国、日本及前

25、苏联等也都相继开展了PBI 纤维的研究工作，开发出一些类似的产品，但产量都不大。我国在70年代也曾经试制过这种纤维。第四节第四节 聚苯并咪唑（聚苯并咪唑（PBIPBI）纤维）纤维二、二、PBI的合成的合成（一）合成单体四氨基化合物：四氨基苯、四氨基联苯、四氨基联苯醚等。苯二酸或二苯酯：对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸以及间苯二甲酸、二苯酯等。第四节第四节 聚苯并咪唑（聚苯并咪唑（PBIPBI）纤维）纤维第四节第四节 聚苯并咪唑（聚苯并咪唑（PBIPBI）纤维）纤维CCOOOO+H2NH2NNH2NH2NNNNCHCH+OH+2H2O（二）合成方法在多聚磷酸中溶液缩聚，用比较低的反应温度（180

26、以下），得到均匀的聚合物溶液，但含固量只有3%5%，是实验室常用的合成方法。在熔融的二苯砜中，反应缩聚也能得到高相对分子质量的PBI，最后去除分离二苯砜，但对工业生产不合适。用固相缩聚法生产PBI，可直接溶解成纺丝原液进行纺丝。第四节第四节 聚苯并咪唑（聚苯并咪唑（PBIPBI）纤维）纤维（三）合成路线工业上可采用熔融本体缩聚工艺制备PBI，通过熔融本体缩聚制备PBI，即在惰性气体保护下按一定比例使单体TAB和DPIP熔融本体缩聚反应合成PBI。上述缩聚反应分两个阶段进行。第一阶段为预缩聚，反应温度270300，反应时间12h，除去副产物苯酚和水得到泡沫状预聚体，将其冷却和粉碎后再在真空下于3

27、75400固相聚合23h，制成黄棕色粒状PBI树脂，特性粘度大于0.75dl/g。 第四节第四节 聚苯并咪唑（聚苯并咪唑（PBIPBI）纤维）纤维三、聚苯并咪唑的纺丝三、聚苯并咪唑的纺丝第四节第四节 聚苯并咪唑（聚苯并咪唑（PBIPBI）纤维）纤维LiCl四、聚苯并咪唑纤维的性能四、聚苯并咪唑纤维的性能 1、耐热性优良第四节第四节 聚苯并咪唑（聚苯并咪唑（PBIPBI）纤维）纤维第四节第四节 聚苯并咪唑（聚苯并咪唑（PBIPBI）纤维）纤维2、耐化学试剂能力强PBI纤维在恶劣环境中耐化学腐蚀性相对杰出，在酸、碱溶液中浸泡100h以上，强度保持率达到90%，在150蒸汽下，经过70h，纤维强度保

28、持率为96%，对各种有机液体，几乎不受影响，这样好的化学稳定性在纺织纤维中也是很少见的。我们知道，间位芳纶也是优秀的耐高温纤维，但在上述条件下将被损坏。第四节第四节 聚苯并咪唑（聚苯并咪唑（PBIPBI）纤维）纤维3、回潮性高，纺织加工性佳PBI 纤维手感柔软，吸湿性强于棉、丝及普通化学纤维，因此其织物具有良好的服用舒适性，可纺织加工成机织物、针织物及非织造布等产品。第四节第四节 聚苯并咪唑（聚苯并咪唑（PBIPBI）纤维）纤维五、用途五、用途 可用于宇航服、飞行服等防护服装，太空窗密封密封垫；可用于金属件加工和玻璃加工中的隔热防护材料；PBI纤维可耐850的高温，可作为高温过滤材料；可用于制

29、造石墨纤维。第四节第四节 聚苯并咪唑（聚苯并咪唑（PBIPBI）纤维）纤维一、一、PI（Polyimide）纤维简介）纤维简介第五节第五节 聚酰亚胺（聚酰亚胺（PIPI）纤维）纤维芳纶芳纶1414PBO聚酰亚胺聚酰亚胺 例：均苯型聚酰亚胺薄例：均苯型聚酰亚胺薄膜（膜（Kapton）NCCONHOHnCCCCOOOONnNOONONn（一）分子结构（一）分子结构聚酰亚胺是一类以酰亚胺环为特征结构的聚酰亚胺是一类以酰亚胺环为特征结构的高聚物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合高聚物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物尤为重要。物尤为重要。第五节第五节 聚酰亚胺（聚酰亚胺（PIPI）纤维）纤维酰亚胺环酰亚胺环

30、酞酰亚胺结构酞酰亚胺结构NOO（二）发展历史（二）发展历史1908年首先合成芳族聚酰亚胺。年首先合成芳族聚酰亚胺。50年代末期制得高分子量的芳族聚酰亚胺。年代末期制得高分子量的芳族聚酰亚胺。1961年杜邦公司生产出年杜邦公司生产出聚均苯四甲酰亚胺聚均苯四甲酰亚胺薄膜薄膜（Kapton）。）。1964年开发生产聚均苯四甲酰亚胺模塑料（年开发生产聚均苯四甲酰亚胺模塑料（Vespel）。）。1965年公开报道该聚合物的薄膜和塑料。继后，的粘年公开报道该聚合物的薄膜和塑料。继后，的粘合剂、涂料、泡沫和纤维相继出现。合剂、涂料、泡沫和纤维相继出现。第五节第五节 聚酰亚胺（聚酰亚胺（PIPI）纤维）纤维第

31、五节第五节 聚酰亚胺（聚酰亚胺（PIPI）纤维）纤维1964年年Amoco公司开发公司开发聚酰胺酰亚胺聚酰胺酰亚胺电器绝缘用清电器绝缘用清漆（漆（AI），），1972 年该公司开发了模制材料年该公司开发了模制材料（Torlon），），1976年年Torlon商品化。商品化。1969年法国罗纳年法国罗纳-普朗克公司（普朗克公司（Rhone-Poulene）首）首先开发成功双马来酰亚胺预聚体（先开发成功双马来酰亚胺预聚体（Kerimid 601），），该聚合物在固化时不产生副产物气体，容易成型加该聚合物在固化时不产生副产物气体，容易成型加工，制品无气孔。工，制品无气孔。1972年美国年美国GE公司

32、开始研究开发公司开始研究开发聚醚酰亚胺聚醚酰亚胺（PEI），经过），经过10年的试制和试用，于年的试制和试用，于1982 年建成年建成1万吨生产装置，并正式以商品名万吨生产装置，并正式以商品名Ultem在市场上销售。在市场上销售。第五节第五节 聚酰亚胺（聚酰亚胺（PIPI）纤维）纤维1978年日本宇部兴产公司介绍了年日本宇部兴产公司介绍了聚联苯四甲酰亚胺聚联苯四甲酰亚胺Upilex R，后又介绍了，后又介绍了Upilexs。该聚合物制备的薄膜。该聚合物制备的薄膜线胀系数为线胀系数为1220ppm，而铜的线胀系数为，而铜的线胀系数为17ppm，因此非常适宜作复铜箔薄膜，广泛用于柔性印刷线路因此非

33、常适宜作复铜箔薄膜，广泛用于柔性印刷线路板。板。1994年日本三井东压化学公司报道了全新的热塑性聚年日本三井东压化学公司报道了全新的热塑性聚酰亚胺（酰亚胺（Aurum）注射和挤出成型用粒料。该树脂的）注射和挤出成型用粒料。该树脂的薄膜商品名为薄膜商品名为Regulus ，目前的生产能力为，目前的生产能力为85t/ a。 二、二、PI的合成的合成（一）合成方法（一）合成方法在聚合过程中形成聚酰亚胺环在聚合过程中形成聚酰亚胺环;以带酰亚胺环的单体缩聚来获得聚酰亚胺。以带酰亚胺环的单体缩聚来获得聚酰亚胺。第五节第五节 聚酰亚胺（聚酰亚胺（PIPI）纤维）纤维 聚酰亚胺的合成方法大致可以分为以上两聚酰

34、亚胺的合成方法大致可以分为以上两大类，比较经典的方法是第一类。大类，比较经典的方法是第一类。第五节第五节 聚酰亚胺（聚酰亚胺（PIPI）纤维）纤维（二）反应方程（二）反应方程以二酐和二胺反应为例：以二酐和二胺反应为例：第一步：生成聚酰胺酸第一步：生成聚酰胺酸第二步：酰亚胺化过程第二步：酰亚胺化过程OCCCCOOOOOOOCCCCOOOOOHOHNHNH2NH2OOCH3CH3NNOOCH3CH3HOCCCCOOOONPolyamic acidThermo-imidizationODPA + BAPP+PolyimideOOCH3CH3N2、2-双4-(4-氨基苯氧基苯基)丙烷 二苯醚四酸二酐

35、第五节第五节 聚酰亚胺（聚酰亚胺（PIPI）纤维）纤维三、三、PI纤维的制备方法纤维的制备方法（一）湿法和干湿法纺制聚酰亚胺纤维（一）湿法和干湿法纺制聚酰亚胺纤维第五节第五节 聚酰亚胺（聚酰亚胺（PIPI）纤维）纤维1、二步法纺制聚酰亚胺纤维、二步法纺制聚酰亚胺纤维二酐和二胺二酐和二胺缩聚缩聚聚酰胺酸溶液聚酰胺酸溶液 湿法或干湿法喷丝湿法或干湿法喷丝聚酰胺酸纤维聚酰胺酸纤维化学环化或热环化化学环化或热环化 聚酰亚胺纤维聚酰亚胺纤维第五节第五节 聚酰亚胺（聚酰亚胺（PIPI）纤维）纤维2、一步法纺制聚酰亚胺纤维、一步法纺制聚酰亚胺纤维聚酰亚胺溶液聚酰亚胺溶液 湿法或干湿法湿法或干湿法 聚酰亚胺纤

36、维聚酰亚胺纤维 可溶性可溶性PI cross-section of PI fibers by one-step technologycross-section of PI fibers by two-step technology第五节第五节 聚酰亚胺（聚酰亚胺（PIPI）纤维）纤维（二）熔融纺丝方法（二）熔融纺丝方法可熔性聚酰亚胺可熔性聚酰亚胺熔融纺丝熔融纺丝各种纺制方法优缺点各种纺制方法优缺点纺制方法纺制方法一步法一步法二步法二步法熔融法熔融法优点优点缺点缺点纤维力学性能高纤维力学性能高溶剂毒性较大溶剂毒性较大可供选择的溶剂多可供选择的溶剂多纤维力学性能低纤维力学性能低方法简单无溶剂回收方法简单无溶剂回收纤维强度较差纤维强度较差第五节第五节 聚酰亚胺（聚酰亚胺（PIPI）纤维）纤维四、四、PIPI纤维的性能纤维的性能1 1、高强高模、高强高模2、热稳定性、热稳定性第