聚苯并咪唑纤维

科技工作者之家 2020-11-17

聚苯并咪唑纤维是颜色为呈金黄色的,抗张强度为39.7~43.2cN/dtex的物质。全称为聚2,2′-间亚苯基-5,5′-双苯并咪唑纤维。由间苯二甲酸二苯酯与3,3′,4,4′-四氨基联苯缩聚纺丝制得的一种合成纤维。

发展历史聚苯并咪唑纤维于20世纪60年代初由美国空军材料实验室研制成功。1983年由美国塞拉尼斯公司正式投产,年生产能力为460t,因生产成本高,发展缓慢。它是一种典型的杂环高分子耐热纤维,大分子主链上含有苯并咪唑撑,它主要作为宇航密封舱耐热防火材料﹐由于核纤维吸湿率高达15%﹐因此自1983年后﹐又开发了穿著舒适的高温防护服等民用产品。

性能呈金黄色。抗张强度39.7~43.2cN/dtex(短纤维为27.4cN/dtex),延伸率23%~24%(短纤维为30%)。突出性能是在火焰及高温下仍有良好的尺寸稳定性,在空气中不燃,在氧气中燃烧缓慢。可耐强酸、强碱、有机溶剂,是唯一兼有耐高温、耐化学品腐蚀及良好纺织性能的合成纤维。吸湿率15%,高于棉花,手感好,织物穿着舒适。1

制作方法聚苯并咪唑纤维是由 3,3′,4,4′-四氨基联苯与间苯二甲酸二苯酯在高温及惰性气流下,先制得泡沫状预聚体,经冷却、粉碎后在真空高温下进行固相缩聚,得到对数比粘度为 0.7~0.8dl/g的聚苯并咪唑(简称PBI),这种聚合物加压溶于含有少量氯化锂的二甲基乙酰胺中,进行干法纺丝,丝经拉伸及磺化处理,以降低在火焰和高温中的收缩率,最后进行卷曲和切断,得到纤维。也可在乙二醇凝固浴中进行湿法纺丝,再经水洗和干燥后,在高温下拉伸、热定型得到纤维。

应用聚苯并咪唑纤维可用于制作宇宙飞船中的绳索、耐烧蚀热屏蔽材料、减速用阻力降落伞及宇航员的加压安全服等。在一般工业中可作石棉代用品,包括耐高温手套、高温防护服、传送带等,使用温度常为250~300℃,能在500℃下短时间使用;还可作气体、液体的耐腐蚀滤材和烟道气滤袋,可在150~200℃范围内使用,在酸的露点温度以下不受腐蚀。聚苯并咪唑纤维还可与聚间苯二甲酰间苯二胺纤维混织,经碳化以后的纤维可作复合材料的高强度、高模量增强材料,其中空纤维(见化学纤维)可用作反渗透膜。2

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学

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