聚酰亚胺纤维(P84)

辉光低温等离子体对聚酰亚胺纤维表面改性杨冰磊,王巧玲,杨建忠(西安工程大学纺织与材料学院,陕西西安710048)

摘　要:采用空气辉光等离子体技术对聚酰亚胺纤维(俗称P84)进行表面改性,利用SEM探讨了改性前后纤维表面形态的变化。实验发现通过等离子体处理后,纤维表面摩擦系数增加,断裂强力、断裂伸长率减小,断裂伸长变化大于断裂强力变化。关键词:等离子体;聚酰亚胺纤维;表面改性中图分类号:TS19516 文献标识码:A文章编号:1673-0356(2008)04-0015-02

收稿日期:2008204228;修回日期:2008205210

基金项目:陕西省教育厅重点科研计划项目(04JS28);

教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET20420974)作者简介:杨冰磊(19832),男,山东省平度市人,西安工程大学在读硕士研究生,主要研究方向:纤维改性技术。

聚酰亚胺纤维具有良好的力学性能、耐辐射性、热稳定性和不燃烧性,可以广泛应用于某些特殊领域,如消防、电子、航空航天和军事工业等[1～5]。由于聚酰亚胺纤维受到它的表面结构、化学惰性和表面能的限制,其黏着性较差,且黏着性只限于材料的表面,影响其在复合材料中的增强作用,因而可通过表面改性的方法来改善纤维的不足,低温等离子体技术就是其中的一种[6]。利用低温辐射中被高度激发的、不稳定的活性粒子对纤维表面的各种作用,即刻蚀、糙化、基团引入[6]、交联变体和接枝聚合等实现纤维改性。聚酰亚胺纤维表面性能的改善,将大大增加聚酰亚胺纤维的可用性,使其能够适用于更多的特殊场合。1　实验部分111　原料聚酰亚胺纤维(俗称P84)。112　纤维的表面处理仪器:HD—1B型辉光放电低温等离子仪。将一定量的聚酰亚胺纤维置于低温等离子系统中,分别选择不同的时间、功率及真空度对其表面进行空气低温等离子改性。113　实验仪器和方法11311　力学性能仪器:YG004E电子单纤维强力仪。测定纤维的断裂强力和断裂伸长率,试样初始长度10mm,拉伸速度10mm/min,预加张力012cN,单纤维线密度312dtex。11312　摩擦性能仪器:Y151型纤维摩擦系数测定仪,橡胶纤维辊转速为50r/min,张力夹200mg。11313　纤维表面形态仪器:用KYKY2008B扫描电镜拍摄处理前后纤维表面形态。2　结果与讨论211　聚酰亚胺纤维表面形态变化比较处理前后的聚酰亚胺纤维表面形态(见图1)发现,未处理的纤维表面光滑,经低温空气等离子体处理后,聚酰亚胺纤维表面(见图2)出现了明显的凹坑和细微的裂纹。这是因为低温空气等离子体中被高度激发的、不稳定的活性粒子对聚酰亚胺纤维表面产生了刻蚀、交联基团引入、糙化等作用,实现了纤维改性。等离子体中的离子、电子、激发分子或原子等粒子对纤维表面溅射刻蚀;等离子体中的化学活性物质使材料表面产生氧化、降解等反应而引起化学微刻蚀。在两种刻蚀同时作用下,

连云港奥神聚酰亚胺纤维聚酰亚胺(PI)纤维产品性能基础数据1纤维基本参数表1纤维的力学性能样品伸长率（%） 强度（cn/dtex ） 线密度(dtex)PI10-203.5-4.51.5-3注：纤维长度、卷曲程度可按客户需求定制。

2耐酸特性T e n s i l e (c N /d t e x )Time (hr)E l o n g a t i o n (%)Time (hr)上图是几种特种纤维在80℃、0.1mol/L 的HCl 溶液中，其纤维在不同腐蚀时间后的力学性能变化关系。

可见，与其它纤维相比，PI 纤维强度稍有下降，但比P84纤维的耐酸稳定性好，主要是因为我们制备的PI 纤维化学结构有所改进所致。

此外，纤维在酸性环境下处理后，其延伸率基本稳定。

3 耐热氧化稳定性T e n s i l e (c N /d t e x )Time (hr)E l o n g a t i o n (%)Time (hr)上图是几种特种纤维在300℃空气气氛中处理后，其强度和延伸率随受热处理时间的变化关系。

很明显，我们制备的PI 纤维在几种纤维中的表现是最好的，其延伸率的保持率相对也是最好的。

注：PPS 纤维在300℃热处理条件下，已经断裂。

4. 高温裂解特性10020030040050060070080090020406080100M a s s (%)Temperature (oC)PTFE1313P84PI采用TGA 对几种纤维进行热处理实验（如图）发现，我们的PI 纤维产品具有明显的优势，其5%裂解温度为560℃，最大裂解温度630℃。

5. 热收缩行为50100150200-202468101214S t r a i n (%)Time (min)PPSP841313PIStress=0.1 cN/dtex Temperature=250oC上图是通过静态热机械分析（DMA ）表征几种纤维在的250℃下的热收缩情况，很明显，PI 纤维收缩量在2%以下，相对其他四种耐热纤维表现最好。

装饰与产业用纺织品总结装饰与产业用纺织品总结1．装饰用纺织品的分类和特点⑴地面装饰用纺织品；⑵墙面装饰用纺织品；⑶挂帷遮饰用纺织品；⑷家具覆盖用纺织品；⑸床上用纺织品；⑹卫生盥洗用纺织品；⑺餐厨用纺织品；⑻工艺美术装饰用纺织品。

装饰用纺织品主要属于消费领域，这类纺织品比较注重产品的外观质量、图案花色、舒适性和功能性等，使用的纺织纤维含盖面较广。

2．产业用纺织品的分类和特点⑴过滤用纺织品；⑵土工布；⑶医疗卫生用纺织品；⑷安全与防护用纺织品；⑸建筑与设施用纺织品；⑹运输用纺织品；⑺农业栽培用纺织品；⑻体育、娱乐用纺织品；⑼航空航天用纺织品；产业用纺织品属于生产资料领域，这类纺织品更注重产品的内在质量和功能性，使用的纺织纤维大多是合成纤维和高功能、高性能纤维。

3.装饰用纺织品属实用艺术性的纺织品，在设计生产时要考虑它的艺术性、实用性、舒适性和配套性。

4.窗帘织物有遮光、隔音、隔热等功能，应保持良好的遮蔽性、悬垂性、吸音性、阻燃性和日晒牢度。

5.座位安全带主要性能要求是耐磨、耐热、耐光、重量轻、柔韧性好、伸长小、使用方便。

6.医学用纺织品消毒处理，如辐射、环氧乙烷、干热和湿蒸消毒。

7.降落伞必须具有较高的强度、一定的伸长度和透气量、重量轻、耐热。

8.用于航空、航天用纺织品主要有航天服、降落伞、拦阻网、空靶等。

3.花色纱将不同色彩或不同染色性能的纤维进行混纺，所纺成的纱线具有丰富的色彩效应。

包括：色纺纱、多纤维混纺纱、双组分纱4.花式纱指具有结构和形态变化的单股纱。

包括：包芯纱、竹节纱、大肚纱、彩点纱5.高性能纤维比普通合成纤维有高得多的强度和模量，有优异的耐高温性能和难燃性，有突出的化学稳定性。

6.碳纤维的特性⑴密度小，一般为1.7~2.0g／cm3。

比玻璃、钢纤维小。

⑵弹性模量高，比模量也高,抗拉强度大。

⑶复丝的不匀率低，单纤极细。

⑷导电性优，耐热性极好。

⑸尺寸稳定性好。

⑹不易发生蠕变，具有高的静疲劳强度。

聚酰亚胺纤维的定性鉴别方法张笑冬;楚珮;郭荣幸;曾有娣【摘要】分别用燃烧法、显微镜观察法、化学溶解法、红外光谱分析法和热重分析法对聚酰亚胺（PI）纤维进行定性鉴别，并与芳纶（Kevlar）进行了比较分析。

结果表明：聚酰亚胺纤维在燃烧性能、化学溶解性能上与芳纶基本相似，两种纤维在离开火焰时均能自灭，且化学性能稳定；聚酰亚胺纤维纵横截面与一般合成纤维相同，可根据需求做成不同形态的纤维；在红外光谱及热重分析中，聚酰亚胺纤维与芳纶有明显区别，可作为聚酰亚胺纤维定性鉴别的重要依据。

【期刊名称】《中国纤检》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】3页(P84-86)【关键词】聚酰亚胺纤维;PI;红外光谱;热重分析法;定性;鉴别【作者】张笑冬;楚珮;郭荣幸;曾有娣【作者单位】广州纤维产品检测研究院国家纺织品服装服饰产品质量监督检验中心广州;广州纤维产品检测研究院国家纺织品服装服饰产品质量监督检验中心广州;广州纤维产品检测研究院国家纺织品服装服饰产品质量监督检验中心广州;广州纤维产品检测研究院国家纺织品服装服饰产品质量监督检验中心广州【正文语种】中文聚酰亚胺纤维是由聚酰胺酸或聚酰亚胺溶液纺制而成的，由于其分子结构中芳环密度较大，大分子中含有酞酰亚胺结构[1]，因此聚酰亚胺纤维具有优良的耐热、耐辐射、高强高模量、阻燃等性能，成为目前发展迅速的高性能纤维之一。

随着其制造工艺的进展，聚酰亚胺纤维逐渐广泛应用到航空航天、新型建材、环境产业、防火材料等[2-3]。

聚酰亚胺纤维因其优异的阻燃性能也逐渐被应用到阻燃服装纺织品中，但这种新型纤维在当前纺织服装市场中尚属少见纤维，且目前还没有相关标准对其进行鉴别，对纺织品检测行业而言，随之而来的问题便是如何对聚酰亚胺纤维进行定性鉴别。

本文以聚酰亚胺为研究对象，采用燃烧法、显微镜观察法、化学溶解法、红外光谱法和热重分析法等对其进行测试分析，以探索聚酰亚胺纤维的综合鉴别方法。

各种化学纤维性能分析1.按使用温度分，可分为常温和高温纤维。

在过滤行业，我们习惯以150℃为界限。

无其它化学成分影响时长期耐温，在150℃以下的纤维为常温纤维，包括聚酯（PET）、聚丙烯（PP）、聚丙烯腈（AC/DT）等。

无其它化学成分影响时长期耐温高于150℃的纤维为高温纤维，包括芳纶（Ａramid）、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(P84)、聚四氟乙烯(PTFE)、玻璃纤维（GL）等。

2.按有无熔点分，分为热塑性纤维和非热塑性纤维．热塑性纤维当达到熔点时即熔化，包括聚酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)等；非热塑性纤维不熔化、也无熔点，包括芳纶(Aramid)、聚酰亚胺(P84)、聚丙烯腈(AC/DT)、聚四氟乙烯(PTFE)、玻璃纤维（GL）等．3.按是否水解分为缩聚型合成纤维和非缩聚型合成纤维。

造成滤袋毁坏的一个重要原因,是滤料的化学水解反应。

水解的定义是水分子介入纤维的高分子键而引起分解的一种化学过程，以缩聚型聚合体生产的人造合成纤维是会水解的，这些缩聚型聚合体包括聚酯(PET)、尼龙(nylon66)、聚酰亚胺(P84)、芳纶(Aramid)等。

许多生产工艺在高温操作下会产生出湿气及化学物(如酸碱物质)，这在高温下形成了理想的水解条件，高温、湿度以及化学物质这三种因素必须同时存在才能激活水解反应。

聚丙烯、聚丙烯腈及聚苯硫醚不是产自缩聚型聚合体，常被选来取代有水解问题的纤维滤料。

4.各种纤维特性分析由不同材料制成的滤料具有各自不同的特性,下列表是依据纤维滤料的一般特性总结：*滤袋与滤袋框架的配合相当敏感、关键,经过抗酸后处理的滤材具有良好的抗酸性能注:在实际选择滤料时,必须将滤料的其他一些特性综合考虑。

4.1聚丙烯(PP) Polypropylene聚丙烯合成纤维可以制成连续长丝和纤维原料，用于制造针刺毡或机织布滤料。

聚丙烯滤料只限于低温应用，连续运行温度不能超过90℃。

在有氧化剂、铜及相关的盐类物质条件下纤维会受损。

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