正聚酰亚胺(PI)纤维,英文名polyimide fibre,又称为聚酰亚胺纤维,是由均苯四酸二酐和芳香族二胺聚合得到聚酰胺酸预聚体,再通过熔液纺丝而制得的高性能纤维。聚酰亚胺纤维与高强高模聚乙烯、聚苯硫醚等高性能纤维相比，具有更广的耐温性（-267-550℃）；与芳纶相比，耐热等级更高，阻燃更好，耐候性更佳。同时还具有独特的纺织加工和人体亲和性等综合特性。
PI主要由二酐和二胺两种单体合成，合成途径具有变通性，可根据不同应用目的来选择。目前，制备PI纤维的方法通常为溶液纺丝法，即将纺丝液从喷丝孔中喷射到凝固浴中凝固成形，再对其进一步加工得到PI纤维。溶液纺丝法依据纺丝液的种类可分为一步法和两步法两种。
聚酰亚胺作为最高端的高分子材料,其薄膜、树脂、工程塑料等产品已得到广泛应用。而其纤维，特别是高强高模产品却鲜为人知。据了解，此前，国外一些发达国家以高强高模为目标对聚酰亚胺纺丝进行多年研究，始终没有成功，主要是纺丝工艺及相关装备问题不能解决。
拒绝垄断，国内企业纷纷投资扩产
PI被列为“21世纪最有希望的工程塑料”之一，其研究、开发及利用已列入各先进工业国家中长期发展规划。PI产品以薄膜、复合材料、泡沫塑料、工程塑料、纤维等为主，可应用到航空航天、电气绝缘、液晶显示、汽车医疗、原子能、卫星、核潜艇、微电子、精密机械包装等众多领域。
近年来，随着折叠屏手机进入大众视野，对柔性显示器的研究与讨论愈加热烈，随着其性能要求的提高，PI作为关键材料扮演着举足轻重的角色。
目前全球市场由国外少数美日韩企业所垄断，包括美国杜邦、韩国 SKC Kolon PI、日本住友化学、宇部兴产株式会社(UBE)、钟渊化学(Kaneka)和东丽等。
虽说我国的聚酰亚胺技术发展相对日本、美国要滞后一些，但由于巨大的市场空间和良好的发展前景，国内企业已经不能接受国外寡头对国内市场的垄断，企业投资扩产，投资总额达到千亿级别。
数据显示，当前国内涉及PI材料的企业主要分布在华东地区，尤其是江苏省，其中包括无锡高拓、溧阳华晶和聚柔等多家企业。虽然华南地区涉及PI材料相关企业较少，但瑞华泰和桂林电科院两家也是业内关注的重点企业。
近年，基于未来发展前景，不少企业已进入该领域。随着国内相关企业技术进步及资本加持，未来PI材料国产化将持续加速。
产业化进程
虽然国内外多家科研机构开展了高强高模PI纤维的研究，但产业化信息比较少，更没有典型成功应用案例。俄罗斯和美国开展的研究比较早，但没有实现工程化和产业化。据报道，日本IST公司开展了高强高模PI纤维的研究，实验室制备的纤维拉伸强度达到3.0GPa，目前正在进行工程化。
我国在高强高模PI纤维的制备技术方面处于领跑状态，北京化工大学和江苏先诺新材料科技有限公司合作十年，主攻高强高模PI纤维的研究和制备，开发出具有自主知识产权的一体化连续制备技术，顺序突破工程化和产业化关键技术，自主设计并建成了国内外首条十吨和百吨规模的高强高模PI纤维一体化连续制备生产线，开发出高强和高模两个系列产品。其中高强产品的拉伸强度可达4.0GPa以上、模量在120GPa左右，高模产品的拉伸强度和模量可分别达到3.5GPa和160GPa以上，并根据用户要求和结构设计，实现产品定制化。2016年和2022年通过科技成果鉴定，整体技术达到国际领先水平。
应用新进展
高强高模PI纤维作为一种新型高性能有机纤维，早期没有典型应用案例和应用研究数据、经验等可供参考和支撑。近年来，随着市场的培育和挖掘，以及应用研究和应用验证的推进，高强高模PI纤维的应用场景更加明确，纤维的性能也得到了用户的认可，在航空、航天、防弹、电子和高端制造等领域正在逐步发挥作用。
在航空结构材料领域，高强高模PI纤维由于质量轻、高强高模、耐冲击、耐磨损等优势，可用于制作大型飞机的二次结构材料，如机舱门、窗、机翼、整流罩体表面等，也可以制作机内天花板、舱壁等。
采用高强高模PI纤维与碳纤维混编制备的复合材料用于航空发动机包容机匣，可显著改善风扇机匣的轻量化和包容能力。在航天领域，利用高强高模PI纤维优异的抗蠕变、耐辐照和热稳定性，其编织绳索可用于空间系绳、桁架式网状可展开天线等，编织物可用于太阳翼，天线、太阳电池阵等柔性或半刚性轻量化结构中，满足宽温域、长辐射环境的服役能力需求。
对于一些承受极端高低温的应用环境，如太空、火箭发动机等，高强高模PI纤维还可作为耐温光缆的增强层使用，对缆芯形成结构支撑，确保光缆受力时均匀可靠。高强高模PI纤维具有很强的应变率效应，即随着应变速率的提高，其断裂强度明显提高。同时，其高强、高韧和适中的模量可以满足高防弹效能的要求，且兼具耐高低温和耐环境老化的优势，因此在防弹头盔、防弹衣、防弹装甲等领域具有良好的应用前景。
高强高模PI纤维具有低介电的特点，与石英玻璃纤维相比，具有更优异的力学性能和更低的密度，可制备结构透波复合材料，用于舰船、飞机的雷达天线罩，在实现有效减重的同时显著提高雷达罩的综合性能。采用高强高模PI纤维与环氧树脂制备的复合材料，与玻纤复合材料相比可减重20%以上，且具有优异的宽频透波性能，平均透波率可达95%以上。利用高强高模PI纤维增强复合材料冲击韧性高的特点，制成的复合材料气瓶能够减少复合材料裂纹扩展所带来的性能损失，弥补碳纤维增强复合材料韧性不足的缺陷，有望在储氧气瓶、航空航天压力容器、燃料电池储氢气瓶等装备中获得重要应用
作为耐温光缆的增强层使用，对缆芯形成结构支撑，确保光缆受力时均匀可靠。高强高模PI纤维具有很强的应变率效应，即随着应变速率的提高，其断裂强度明显提高。同时，其高强、高韧和适中的模量可以满足高防弹效能的要求，且兼具耐高低温和耐环境老化的优势，因此在防弹头盔、防弹衣、防弹装甲等领域具有良好的应用前景。
高强高模PI纤维具有低介电的特点，与石英玻璃纤维相比，具有更优异的力学性能和更低的密度，可制备结构透波复合材料，用于舰船、飞机的雷达天线罩，在实现有效减重的同时显著提高雷达罩的综合性能。采用高强高模PI纤维与环氧树脂制备的复合材料，与玻纤复合材料相比可减重20%以上，且具有优异的宽频透波性能，平均透波率可达95%以上。利用高强高模PI纤维增强复合材料冲击韧性高的特点，制成的复合材料气瓶能够减少复合材料裂纹扩展所带来的性能损失，弥补碳纤维增强复合材料韧性不足的缺陷，有望在储氧气瓶、航空航天压力容器、燃料电池储氢气瓶等装备中获得重要应用
来源：中国化工信息周刊，新思界网
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