3.5
镀银纤维
3.2
导电纤维，用于电磁屏 蔽、智能材料等 抗菌防静电织物等 水处理材料等
(银含量约20.13wt%)
135.2
2.7 -
120.7
2.46 5.8-8.7×10-6 1510 1.74
纤度 (dtex)
密度 (g cm-3)
1206
1.44
High-Performance Polymer
[η] /(dL· g-1) 1.78 1.72 2.05 1.83 1.63
Tensile strength /(GPa) 1.2 1.3 2.7 2.8 2.7
Initial modulus /(GPa) 64.6 67.2 104.8 115.2 113.1
Elongation /(%) 2.1 2.3 3.1 3.1 2.7
less disturbance of the molecular orientation during departure of non–carbon atoms
It is possible to prepare carbon fibers from PI ones.
We have the best condition to do this !!
a b
层间剪切强度：70MPa
c
聚酰亚胺纤维增强环氧
d
聚酰亚胺纤维增强聚酰亚胺
fiber
fabric
prepreg
composites
f
24
轻质高强PI/Ag复合导电纤维的制备
最终目标：轻质高强度聚酰亚胺-银复合导电纤维的规模化制备
高强高模聚酰亚胺纤维
聚酰亚胺-银复合导电纤维
High-Performance Polymer
聚酰亚胺纤维性能特点
玻璃纤维、Kavlar纤维和聚酰亚胺纤维介电性能对比
纤维 E玻璃纤维 介电常数 6.英玻璃纤维
5.21
4.00 3.78
0.0068
0.0026 0.002
Kevlar49纤维
Spectra 1000 聚酰亚胺纤维
3.85
2.30 2.5～3.5
短切纤维
高强中模型聚酰亚胺纤维
高强高模型聚酰亚胺纤维
单丝参数 强度 (GPa) 模量 (GPa) 伸长 (%) 纤度（dtex）
耐温型 0.7 9.9 20 2.2
细旦型 2.9 128 2.5 0.88
中强中模 2.2 50 8.0 1.25
高强中模 3.1 76 4.6 1.33
高强高模 3.5 140 3.5 1.1
Tg (0C)
Td5 (0C)
400
530
310
530
320
540
320
540
330
590
High-Performance Polymer
2.高性能聚酰亚胺纤维应用研究
耐高温低成本聚酰亚胺纤维，并用于水泥、钢铁等高温窑炉
收尘袋
特点：
耐高温，玻璃化温度400 ℃ 优异耐酸性
优异耐溶剂
一定的耐碱性
高强高模聚酰亚胺纤维的复合材料性能研究
0.001
0.0001 0.001
聚酰亚胺纤维性能特点
与芳纶纤维相比
耐高温
与碳纤维相比
比重小 高韧性
耐紫外
低吸水率和高绝缘性 耐酸性 低介电
高绝缘
高性能聚酰亚胺纤维性能特点
结构可变、性能可调、开发多品种
PO
O N O
O N N N H O
O N O
O N
BPB
n
O N O
例
BPDA/(p-PDA/AAQ) 共聚型聚酰亚胺纤维的结构与性能
O NH
O N N O
O N O
O N
O N O
m
O
n
co-PI fibers co-PI-0 co-PI-1 co-PI-2 co-PI-3 co-PI-4
AAQ: p-PDA (molar ratio) 0 1:9 3:7 5:5 7:3
1.12 2.27 5.49 8.03
co-PI-0 co-PI-1
co-PI-3 co-PI-5
10:0 9:1
7:3 5:5
3.22 2.81
2.53 2.71
0.83 1.56
2.20 2.87
聚酰亚胺纤维分子结构与性能
0.40 0.35 0.30
Tan Delta
0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 100 200 300
co-PI-5
9:1
1.99
1.9
104.3
2.0
聚酰亚胺纤维牵伸与性能
Mechanical properties of the co–PI fibers with different draw ratios
Fixed–length modulus (GPa)
Co–PI fibers
Draw ratio
密度 （g/m3）
紫外辐射24h 强度保持率
超高分子量 聚乙烯纤维 芳纶 Kevlar49 碳纤维 T300 聚酰亚胺纤维
3.4
2.0
160
0.97
≥90%
2.8
3.5 4.2
2.4
1.5 2.6
132
230 167
1.44
1.76 1.43
200
-300
≤20%
-≥95%
High-Performance Polymer
聚酰亚胺薄膜
聚酰亚胺纤维
耐高温、耐低温 高尺寸稳定性
高比强度、高比模量
高电绝缘 低介电常数、低损耗 耐腐蚀、耐辐射 低吸水率 低热膨胀 抗蠕变
聚酰亚胺纤维性能特点
与其它高性能纤维的比较
长期使 用温度 （℃） 100
纤维
强度 （GPa）
伸长 （%）
模量 （GPa）
m
O N O
O
O
O NH
O N N O
O N
QPB
n
O
m
O
O
O
O NH
O O N N O
O N O N O
N O
QOB
n
m
结构可变、性能可调、开发多品种
BPOB
High-Performance Polymer
聚酰亚胺纤维的应用领域
耐高温聚酰亚胺纤维（利用其耐高温和阻燃特性）
高温滤材
消防服
绝热纸
作战服
High-Performance Polymer
2.聚酰亚胺纤维的制备工艺 聚酰亚胺合成和化学结构演变
传统PI纤维制备方法
一步法


可溶性PI溶液
湿法或干法纺丝
高温牵伸
优点：可以获得较高性能纤维
缺点：单体价格昂贵；使用沸点高、毒性大的溶剂 聚酰胺酸溶液 湿法或干法纺丝 高温环化和牵伸
两步法

优点：单体来源广泛、价格低；溶剂毒性小
表面改性离子交换自金属化技术
PI fiber
PI/Ag
PI
PI-Ag
High-Performance Polymer
表面改性离子交换自金属化技术制备的镀银纤维
• • • 高导电 轻质 高强度
•
• •
柔性好
耐高温 尺寸稳定
参数
强度 (GPa) 模量 (GPa) 伸长 (%) 电阻率 (Ω cm)
PI基纤
2.85 2.415 2.375
聚酰亚胺纤维牵伸与性能
Set of WAXD fiber patterns at different draw ratios: (a) co–PI–1, (b) co–PI–1.2, (c) co–PI–1.5, (d) co–PI–2, (e) co–PI–3
聚酰亚胺纤维牵伸与性能
Tensile strength (GPa)
Elongation (%)
co–PI–1 co–PI–1.2
co–PI–1.5 co–PI–2 co–PI–3
1 1.2
1.5 2 3
0.48 1.88
2.62 2.70 2.81
28.85 91.04
106.85 134.49 136.36
1.945 2.32
1. 聚酰亚胺纤维国内外研究现状
国外
美国
60年代开始研究，目前仍无产品，且性能都不高
日本 拉伸强度：0.5GPa 奥地利 拉伸模量：2.3GPa 拉伸强度：5.8GPa 俄罗斯 拉伸模量：285GPa P84产品，耐高温过滤、 防护服等 没有相关的技术报道和 产品及产业化消息
国内
国内
北京化工大学，长春应化所 东华大学，四川大学 耐高温聚酰亚胺纤维已实现 技术突破和产业化，高强高 模聚酰亚胺纤维正在研制和 工程化
随着牵伸比增加，纤维的 取向程度增加，性能提高
Molecular simulation of the main monomer repeat (BPDA/p-PDA) in the co–PI fiber (Gray–C, white–H, blue–N, red–O)
北京化工大学各种PI纤维
耐高温型聚酰亚胺纤维

缺点：纤维性能较低，后处理过程复杂
北化开发了一体化成型的聚酰亚胺纤维制备技术
即：从聚酰胺酸溶液出发，连续经过凝固、水洗、干燥、环化和牵伸， 直接获得聚酰亚胺纤维
1. 储料罐 2. 计量泵 3. 喷丝板 4. 导丝辊 5. 凝固浴 6. 清洗浴 7. 热辊 8. 热板 9. 管式热炉 10. 卷绕设备
耐高温低成本PI纤维 高强高模PI纤维