产品分类

PRODUCT

当前位置:首页>>行业动态

聚酰亚胺电纺纤维的制备

点击次数:816    发布日期:2013-08-02   本文链接:http://www.pibomo.com/news/100.html

      由传统粗纤维制备的碳纤维具有非常高的拉伸强度和弹性模量,自电纺丝技术诞生后,人们希望通过由电纺得到的超细纤维制备高强度超细碳纤维。由于静电纺丝技术所产生的纤维直径可以达到纳米级别,因此,与传统粗碳纤维制备工艺相比,超细电纺碳纤维具有更高的比表面积,适合作为超级电容器的电极材料或者催化剂载体。

      2003 年,率先报道了利用电纺PI 纤维丝并经高温碳化后制备超细碳纤维的方法。同时,该文讨论了关于电纺PI 的参数选择问题,指出了合适的溶液固含量、电压、电场强度和黏度,为后人研究PI 电纺丝提供了宝贵的经验。Yang 等首先利用缩合聚合法,以4,4′-二胺基二苯醚( ODA) 和均苯四甲酸二酐( PMDA) 为单体,制备了PI 的前躯体聚酰胺酸( PAA)。将一定固含量的PAA 溶液置于电纺装置中,选择合适的参数,Yang 等顺利得到了PAA 的微米级纺丝,平均直径在2—3μm。随后将样品经高温亚胺化后,纺丝直径下降至1—2μm。*后将纺丝样品置于高温下碳化、石墨化后,便得到碳纤维。在其工作中,Yang 等发现,随着碳化温度升高,样品导电性相应的提高。当碳化温度为1 000℃时,碳纤维电导率为2. 5S /cm。其制得的碳纤维与先前报道的利用聚苯胺( PAN) 以相同方法制得的碳纤维相比,在电导率方面有显著的提高,从1.96S /cm 提高到2. 5S /cm。

      电纺丝过程中,由于纺丝液在形成射流的过程中会受到极大的剪切力和电场牵伸力,因此纺丝的直径可以达到纳米级别。纤维直径的限制、大分子溶液表面张力、强大的电场力三个因素将大大限制纳米粒子的团聚( agglomeration)。在纺丝过程中,由于溶剂的快速挥发,高分子纤维将快速固化、成型。一旦成型,纳米粒子的再团聚( reagglomeration)作用就会受到限制。因此,电纺丝方法是一种有效的分散纳米粒子的手段。已有大量关于利用电纺丝技术分散一些具有催化、生物功能、导热、光吸收等特性的纳米粒子于各种聚合物中以制备功能纳米复合纤维的报道。

      PI 本身是一类机械性能优异的高性能聚合物材料,通过电纺,可以将多种功能材料或者纳米粒子分散其中,形成多功能且具有高性能的复合材料。电纺制备PI 纳米复合材料具有较大研究、应用价值。

      PI 因其出色的机械性能而被广泛应用于军事、工程、航空及航天工业中,而借助于电纺丝技术,PI得以制备成具有微纳米尺度的纤维。通过静电纺丝技术制备的新型轻质高强度PI 材料具有广阔的应用前景。Hou 及其课题组在此方面做了大量的研究工作。

      *近几年国内外利用静电纺丝制备PI 纳米纤维的相关报道不断涌现,其中关于PI 纤维无纺布制备工艺的报道因与前述工作中存在重复,此处不再赘述。下面对通过电纺以实现PI 纤维功能化的其他研究做简要介绍。

      在过去的7 年里,相关科研人员在电纺制备PI新型材料的道路上不断探索与创新,制备了一系列碳纤维材料、PI 纳米复合材料、新型轻质高强PI 材料等,实现了PI 材料的结构多层次化和功能多样化,取得了诸多研究成果。这些成果在军事、航空航天及微电子等高技术领域具有潜在的应用前景。在今后PI 的研究中,利用电纺制备PI 新型材料值得引起更广泛的关注,同时还需要进行不懈的探索:
(1) 电纺制备高性能PI 新材料的研究会引起越来越多的关注;
(2) 功能性PI 新材料具有很大的应用前景,通过在PI 纳米纤维中引入二级精细结构,或者在PI 纤维中掺杂功能性纳米粒子,均是具有价值的研究方向;(3) 利用click chemistry 等方法对PI 电纺纤维进行精细表面改性,为制备新型PI材料提供了一种新思路。

在线咨询
联系电话

156 2585 3063