聚酰亚胺纤维是一种高强度、高模量、低密度和高耐温的高科技有机合成纤维,其优异的耐射线辐照特性及耐高低温性能是Kevlar及PBO纤维无法比拟的。因此,聚酰亚胺纤维是与国民经济持续发展和国防安全密切相关的关键材料。随着国家航空航天事业的高速发展及对环保要求的日益提高,聚酰亚胺纤维市场需求正以惊人的速度增长。聚酰亚胺纤维的国产化对于摆脱依赖进口现状,提高我国的整体环保水平及航空航天技术水平起到积极的推动作用。
高性能聚酰亚胺纤维项目是中国科学院长春应用化学科技总公司所属吉林省化工新材料孵化基地的入孵项目之一。该项目以高性能聚酰亚胺纤维及制品的中试制备技术集成为目标。主要进行了具有良好可纺性的高性能聚酰胺酸纺丝溶液的制备、高性能聚酰胺酸纤维干喷-湿法的纺制技术、连续高温酰亚胺化工艺条件研究和聚酰亚胺纤维制品的编织包绕工艺优化;突破了聚酰胺酸纺丝溶液制备技术、聚酰胺酸纤维的连续酰亚胺化控制工艺以及制品编织包绕技术等关键技术;完成了可年产50吨高性能聚酰亚胺纤维长丝、年编织纤维制品50万延长米的中试技术集成以及平台建设,形成了稳定提供性能优异的聚酰亚胺纤维及制品的能力。并建成了国内外综合竞争实力突出的高性能聚酰亚胺纤维及制品创新研发团队和研究平台。
项目研制的高强高模纤维拉伸强度可达4.5 GPa,弹性模量可达160 GPa;耐辐照纤维在紫外线照射2000小时后,强度保持率可达98%以上;耐高温纤维可在280-300 ℃环境下长期工作。产品性能与俄罗斯产品相当,达到国际先进水平。
此外,该项目团队还进行了聚酰亚胺树脂和聚酰亚胺泡沫材料的研究。开发了3种聚酰亚胺模塑粉,其玻璃化转变温度分为250-270 ℃、300 ℃、365 ℃三个等级,并且高温熔体粘度低,易于模压加工。模压型材的拉伸强度为100-130 MPa,弯曲强度为130-200 MPa,抗冲强度为70-180 kJ/m2,抗压强度为120-150 MPa。上述聚酰亚胺模塑产品具有耐高温、耐高低压、耐磨、抗辐照、高韧性、密封性能优良的特点,可广泛应用于机械、仪器仪表、航空航天及军工核电等领域。研制的聚酰亚胺泡沫品种有软质泡沫和硬质泡沫。软质泡沫为全芳香型聚酰亚胺泡沫,其性能已接近国外商品化的SolimideAC-550产品的指标,其中连续使用最高温度为250 ℃,高于SolimideAC-550,并且韧性好,不掉渣;硬质聚酰亚胺泡沫性能接近R?hm公司的Rohacell系列刚性PMI泡沫,其中其热变形温度为230℃,高于PMI泡沫的热变形温度。可用于航空航天、交通运输、武器装备等领域。
该项目团队在聚酰亚胺材料方面已获得授权中国专利30余项,其中,美国专利1项,国防专利1项,发表国内外论文180多篇,聚酰亚胺专著2部。