聚酰亚胺中空纤维膜组件从空气中分离浓缩氙的性能

在膜材料实验筛选基础上,研究了聚酰亚胺中空纤维膜组件从空气中分离浓缩氙的性能,包括不同型号膜组件从空气中分离浓缩氙的性能、操作条件变化对氙分离浓缩性能的影响及不同膜组件组合从空气中分离浓缩氙的性能。结果表明:单支膜组件从空气中分离浓缩氙时,氙浓缩系数随气流比的增大迅速增大,达到最大值后趋于恒定,氙的最大回收率随膜组件有效长度的增加而增大;温度和压力对膜组件工作性能的影响不明显;不同膜组件组合的工作性能差别很大。研究结果对基于膜分离技术的大气放射性氙监测设备研制具有重要意义。

聚酰亚胺纳米纤维滤膜的制备及性能分析

为探究亚胺化温度对聚酰亚胺(PI)纳米纤维性能的影响,将二胺单体4,4-二氨基二苯醚(ODA)和二酐单体均苯四甲酸酐(PMDA)溶于N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中,配制不同质量分数的聚酰胺酸(PAA)溶液,通过静电纺丝制成PAA纳米纤维滤膜,随后经过不同温度亚胺化处理形成PI纳米纤维滤膜,研究滤膜的微观形态、过滤性能、透气性能和透湿性能等。结果表明:PAA溶液质量分数为30%时,其纳米纤维形态最好;亚胺化温度为200℃时,滤膜的过滤效率为95.86%,阻力压降为610.56 Pa,过滤性能平衡关系最好,此时最大强度为3.24MPa,透气率为98.19 mm/s;亚胺化温度为190℃时,水接触角为95.26°,润湿性能最好;透湿性能随着亚胺化温度的升高而降低。

可重排聚酰亚胺基碳纳米纤维的制备与电化学性能

为了开发具有可持续环境友好型超级电容器储能装置,本文以自制的9,9’-双[4-(4-硝基-3-羟基苯氧基)苯基]芴(BAHPPF)和均苯四甲酸二酐(PMDA)为单体,采用低温缩聚反应制备聚酰胺酸(PAA)溶液,再通过静电纺丝技术制备出PAA纳米纤维。之后,经热酰亚胺化、热重排以及碳化处理制得可重排聚酰亚胺基碳纳米纤维(RPICNFs)。采用红外光谱、扫描电子显微镜、热重分析、X射线衍射、拉曼光谱、氮吸附和电化学性能测试等手段研究PAA溶液质量分数和碳化温度对RPICNFs的微观结构和电化学性能的影响。实验结果表明,当PAA溶液质量分数为25%、碳化温度为800℃时,制备的RPICNF-800-25试样表现出611.06 m^(2)/g的比表面积和0.391 cm^(3)/g的孔体积。当电流密度为0.5 A/g时,RPICNF-800-25的比电容达到171.3 F/g,且在10 A/g时仍保持初始电容的70%,具有较好的倍率性能。

氧化石墨烯改性玄武岩纤维/聚酰亚胺复合材料的制备与摩擦学性能

通过静电自组装法将氧化石墨烯(GO)附着在硅烷偶联剂KH550接枝后的玄武岩纤维表面,并采用热模压工艺制备了GO改性玄武岩纤维/聚酰亚胺复合材料(GBF/PI)。对比研究了聚酰亚胺(PI)、玄武岩纤维/聚酰亚胺(BF/PI)、KH550改性玄武岩纤维/聚酰亚胺(KBF/PI)、GBF/PI复合材料的力学性能和摩擦磨损性能。结果表明,GBF/PI复合材料的维氏硬度、压缩强度和弯曲强度分别为66.5 HV,275.9 MPa和169.8 MPa,较PI试样分别提高约29.2%,45.8%和47.1%,较BF/PI试样分别提高约21.9%,27.0%和28.1%,较KBF/PI试样分别提高约6.9%,20.2%和10.2%。与PI,BF/PI和KBF/PI试样相比,GBF/PI复合材料具有更优的热稳定性,其中GBF/PI的起始分解温度和质量残留率分别为398.4℃和57.70%,明显高于PI树脂的387.5℃和49.36%。摩擦磨损实验结果表明,与GCr15对磨60 min后,GBF/PI的平均摩擦系数为0.617,磨损率为5.22×10^(-6)mm^(3)/(N·m),较PI树脂试样分别低约11.4%和47.2%,较BF/PI试样分别低约7.7%和27.0%,较KBF/PI试样分别低约8.4%和12.0%。GO的引入有利于形成致密均匀的摩擦层,减轻了PI基复合材料摩擦损伤,提高了材料的减磨抗磨性能。

本征抗原子氧聚酰亚胺超细纤维膜的制备与性能研究

为应对空间探索活动对本征抗原子氧聚酰亚胺超细纤维膜的需求,文章将Si元素与P元素引入到聚酰亚胺分子结构中,采用静电纺丝技术制备了本征抗原子氧聚酰亚胺超细纤维膜。系统研究了Si元素与P元素的引入对超细纤维的化学结构、微观形貌、光学性能、热性能以及抗原子氧侵蚀性能的影响。结果表明:分子结构中引入Si元素和P元素的聚酰亚胺超细纤维膜表面光滑,微观结构呈现连续的纤维状;玻璃化转变温度(T_(g))大于290℃,450℃以下时均表现出良好的热稳定性;且由于引入了Si元素和P元素,在经积分通量为2.0×10^(21) atom/cm^(2)的原子氧辐照后,聚酰亚胺超细纤维膜的原子氧侵蚀速率与Kapton®相比降低了1个数量级。

酚醛纤维/聚酰亚胺纤维混纺纱开发

为了更好地利用酚醛纤维的热学性能开发适合应用的隔热织物,基于其纤维规格及性能,以聚酰亚胺纤维与其进行混纺,详述其原料处理、混纺比例、流程设计、梳理成条、粗纱、细纱工序的工艺要点,在尽可能提高酚醛纤维含量的基础上,纺制出酚醛纤维含量为40%~70%的4种32 tex混纺纱线,并对混纺纱的指标进行测试与分析。指出:在酚醛纤维/聚酰亚胺纤维混纺纱中,随着酚醛纤维含量增大,纱线的断裂强度、毛羽指数、条干CV值以及千米节结等质量指标均呈恶化趋势;酚醛纤维的含量最高能达到约70%水平。

静电纺丝法聚酰亚胺纤维膜研究进展

聚酰亚胺(PI)作为一种高性能聚合物,因具有力学性能优异、热稳定性高、耐化学、耐辐射等特性而广泛应用。静电纺丝可连续生产比表面积大、孔隙率高和形貌可控的纳/微米级纤维。综述了静电纺丝法制备的PI纤维膜在油水分离、空气过滤、电池隔膜、树脂增韧、传感器、隔热材料等领域的研究现状和最新研究进展,分析了其应用优势和不足,概述了未来PI纳米纤维膜发展面临的挑战。研究为进一步拓宽静电纺丝法PI纳米纤维膜的应用提供参考。

基于聚酰亚胺纤维军用三角包扎巾混纺纱的开发

为了提高军用三角包扎巾的性能,采用抗静电剂对聚酰亚胺纤维进行预处理并设计混纺纱工艺流程,以聚酰亚胺纤维和新丽赛纤维为原料,成功纺制聚酰亚胺纤维含量为30%,40%和50%,号数为18.4 tex的混纺纱;对混纺纱的强力、毛羽和条干不匀率进行测试分析,利用模糊综合评价法综合评判出最优混纺比例纱线并试织小样、测试指标。指出:当聚酰亚胺纤维含量增大时,混纺纱的强伸性能增强,毛羽和条干性能逐渐恶化;聚酰亚胺纤维比电阻高、回潮率低,在纺纱时需要对其进行抗静电预处理;聚酰亚胺纤维/新丽赛纤维混纺比例为50/50的纱线综合性能最好,所制三角包扎巾满足YY/T 1467—2016标准要求,且具有止血抗菌性能。

化学亚胺法催化制备性能优异的聚酰亚胺纤维

提高本征性高分子纤维材料的热稳定性和力学性能,是目前先进纤维材料的研究热点。聚酰亚胺是一种高性能特种高分子材料,由于其共轭及苯环堆叠作用,具有优异的力学性能和热稳定性。将4,4′-二氨基二苯醚(ODA)、对苯二胺(PDA)两种二胺与3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)聚合形成聚酰胺酸溶液(PAA),使用不同种类的吡啶与丙酸酐混合制备出一系列浓度梯度混合液引入到PAA中,采用湿法纺丝和化学亚胺化法制备出聚酰亚胺纤维并对其微观结构和性能进行研究。结果表明,当4-甲基吡啶质量分数为4%(质量分数),n(PAA)∶n(丙酸酐)=1∶3时的聚酰亚胺纤维微观结构为标准的圆柱状,其拉伸强度达到1.91 GPa,在热失重为5%时的温度高达533.3℃,表现出良好的热稳定性能和力学性能。

聚酰亚胺/羟乙基纤维素复合纤维膜的制备及其电池性能研究

以羟乙基纤维素(HEC)作为聚酰亚胺(PI)纳米纤维膜的功能改性材料,通过原位一体化增强改性技术制备了PI/HEC纳米纤维复合隔膜,通过HEC对PI纳米纤维进行均匀粘接包覆提升PI纤维膜强度,同时将HEC的极性官能团作为功能位点均匀分布在PI纳米纤维表面实现锂离子流的调控。研究表明,HEC的引入赋予PI/HEC隔膜优异的拉伸强度(58.65 MPa)、高浸润性(接触角14.31°),高离子电导率(1.63 mS/cm)及高离子迁移数(0.58);PI/HEC组装的电池在0.1 C表现出高放电容量(170.1 mAh/g),尤其在2 C下仍具有良好的放电容量(135 mAh/g),且在1 C循环100圈后的容量保持率达69.43%,库伦效率接近100%。此外,在1 mA/cm^(2)(1 mAh/cm^(2))条件下的锂沉积测试中,PI/HEC电池稳定循环600 h后过电位低于0.23 V,且密度泛函理论计算证实HEC对锂离子有更高的结合能,因而HEC的极性基团可通过调控锂离子实现锂枝晶的抑制。

聚酰亚胺纤维/石英纤维混杂增强复合材料的制备及性能研究

结合石英纤维(QF)界面性能好、压缩性能优异以及高强高模聚酰亚胺(PI)纤维密度低、模量高的优势,通过层间混杂设计制备了一系列PI/QF混杂增强复合材料,讨论了混杂比和铺层结构对复合材料弯曲性能、压缩性能和介电性能的影响。结果表明:与石英纤维增强复合材料相比,聚酰亚胺增强复合材料具有更为优异的弯曲性能和在小应变下的抗压缩变形能力,但是压缩强度方面仍有不足;混杂增强复合材料均表现出优异的介电性能,介电常数在2.95~3.3之间,介电损耗小于8.0×10^(-3)。

铺层角度对聚酰亚胺纤维增强复合材料抗高速冲击性能影响

为探究聚酰亚胺纤维铺层角度对复合材料抗高速冲击性能的影响,制备了一系列不同铺层方式的聚酰亚胺纤维增强双马树脂基复合材料层合板,研究了铺层角度对复合材料损伤形貌、弹道极限速度和击穿吸能的影响。结果表明:不同铺层角度层合板内纤维各向异性越大,层合板变形量越大;[0/90]铺层具备最优抗高速冲击性能,非击穿情况下,[0/90]铺层的弹道吸能比[45/0/-45]铺层的弹道吸能效率提升61%,击穿情况下,[0/90]铺层击穿吸能比[30/0/-30]铺层击穿吸能提高68%;铺层角度影响冲击载荷在不同层间沿纤维轴向的传递,[0/90]铺层可以避免纤维横向剪切破坏,因此具备最优抗高速冲击性能。

聚酰亚胺8121高性能纤维技术及应用研究

对聚酰亚胺8121高性能纤维技术及其应用做了深入研究。简要说明其为何称为8121的历史因缘,重点阐述其成为优秀聚酰亚胺纤维的七大功能。同时在应用领域对其做较详细的介绍,尤其在针织领域的应用做了深入的探讨,取得了较好成果。

UiO-66-NH_(2)/聚醚酰亚胺中空纤维膜的制备及其用于CO_(2)分离的研究

以高比表面积、纳米尺寸的UiO-66-NH_(2)作分散相,以聚醚酰亚胺(PEI)作连续相,通过干-湿相转化纺丝法分别制备了PEI和UiO-66-NH_(2)/PEI中空纤维气体分离膜。通过FT-IR、XRD、SEM等研究了UiO-66-NH_(2)对中空纤维膜结构和性能的影响。结果表明,UiO-66-NH_(2)的引入使中空纤维膜过渡层结构从树枝状结构变为泡孔状结构;在UiO-66-NH_(2)/PEI中空纤维膜的CO_(2)/N_(2)选择性与PEI中空纤维膜相比基本保持不变的情况下,UiO-66-NH_(2)/PEI中空纤维膜的CO_(2)渗透通量从8.09 GPU提升到32.09 GPU。

热塑型聚酰亚胺的制备及其粘接性能研究

为了改善两层型挠性覆铜板(2L-FCCL)中热塑型聚酰亚胺(TPI)对热固型聚酰亚胺(PI)薄膜和铜箔的粘接性,本文选用具有柔性结构的芳香二酐单体和芳香或脂环的二异氰酸酯单体通过一步反应制备得到TPI样品,然后将其直接涂覆在表面经过预处理的商品化热固型PI薄膜上得到复合膜,最后经过高温热压得到相应的2L-FCCL。通过观察所得TPI反应液的状态并进行DSC测试,选定了有机溶剂可溶且Tg为226.5℃的TPI-8;然后通过TGA、TMA和拉伸试验测得TPI-8的2%热分解温度(T2%)为464℃、50~200℃的热膨胀系数(CTE)为64.25×10^(-6)℃^(-1)、拉伸强度为64.52MPa、弹性模量为1.75 GPa、断裂伸长率为62%,并通过FTIR对其化学结构进行了确认;最后分别研究了两种热固型PI薄膜的碱水预处理时间对所得FCCL粘接性能的影响,发现其中SPI膜经60℃碱水处理1 min和3 min后得到的FCCL90°剥离强度(90°PS)≥0.7 N/mm且最大值达到0.94 N/mm,而UPI膜经同样热碱水处理1~7 min后得到的FCCL 90°PS均≤0.6 N/mm。因此,采用本方法可一步快速简单的制备可溶解且热学性能、力学性能、尺寸稳定性较好的TPI,同时其对铜箔以及表面经过碱水预处理的SPI具有较好的粘接性能,满足FCCL相关标准的要求。

HFBAPP/6FDA/BPADA含氟苯醚型聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究

以2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(HFBAPP)为二胺单体,2,2′-双(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐(6FDA)和双酚A型二醚二酐(BPADA)为二酐单体制备了一系列HFBAPP/6FDA/BPADA含氟苯醚型PI薄膜。通过改变二酐单体比例,分析比较醚键与三氟甲基对PI薄膜综合性能的影响。结果表明:随着三氟甲基含量的升高和醚键含量的降低,HFBAPP/6FDA/BPADA含氟苯醚型PI薄膜的光学性能和热学性能提高,而力学性能下降,玻璃化转变温度最高可达247.3℃,800℃时的残炭率最高可达56.3%,可见光范围内的透光率最高可达88.2%,拉伸强度最高可达84.7 MPa。

SiC改性提升聚酰亚胺薄膜直流耐电晕性能的机理

传统聚酰亚胺(PI)薄膜应用到更高电压等级设备中,易产生电晕放电甚至绝缘失效。为提升聚酰亚胺薄膜耐电晕能力,实验采取碳化硅(SiC)作为增强相对PI基体相进行改性,探究SiC改性对复合薄膜耐电晕特性的影响机理。实验结果表明,随着SiC含量增加,SiC/PI复合薄膜出现非线性电导特性并逐渐增强,其同步提升的浅深陷阱密度比与载流子迁移率促进了表面电荷消散速率的增加。同时,SiC提升了15 kV直流电压下薄膜的沿面闪络和击穿时间,其中质量分数25%SiC/PI复合薄膜较纯PI膜分别提升了416.28%和298.39%。这是因为增强的非线性电导率和表面电荷消散速率,有利于空间和表面电荷运输,减少电场畸变,从而提升复合薄膜的耐电晕能力。对电晕损伤薄膜的无损区、圆状白斑区和白色堆积区进行形貌观测,发现SiC颗粒会在等离子体碰撞下形成放电阻挡层,有效减少电晕对基体相的侵蚀,延长了复合薄膜的耐电晕时间。最后发现质量分数15%SiC/PI复合薄膜为综合耐电晕与力学特性下的最优选择。

三元共聚苯并咪唑型聚酰亚胺薄膜的合成及性能

随着柔性显示技术的快速发展,高性能透明聚酰亚胺的需求日益增大。然而,如何兼顾高透明、耐高温与高力学强度仍是当前聚酰亚胺研究的重要课题。本文以2-(4-氨基苯基)-5氨基苯并咪唑(APBIA)为改性单体,与2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(HFBAPP)和4,4′-联苯醚二酐(ODPA)进行共聚,通过调控APBIA和HFBAPP两种二胺单体的物质的量比,制备出一系列苯并咪唑型含氟透明聚酰亚胺薄膜(APBIA/HFBAPP/ODPA),并对其结构及性能进行表征。结果表明,当二胺单体中APBIA的物质的量占比在50%以下时,可获得完整的PI薄膜,在苯并咪唑基团和含氟基团的协同作用下,这些薄膜表现出良好的综合性能,紫外-可见光范围内的透光率最高可达90.16%,玻璃化转变温度最高可达277.2℃,5%和10%的热失重温度最高分别可达495和520℃,拉伸强度最高可达184.8 MPa。其中,当APBIA与HFBAPP的物质的量比为3∶7时,薄膜的综合性能最为均衡,其玻璃化转变温度为268.9℃,5%和10%的热失重温度分别为477和512℃,紫外-可见光最高透过率为88.92%,拉伸强度为184.8 MPa。

多孔含油聚酰亚胺润滑性能及其与氮化硅配副的摩擦磨损分析

目的探究多孔聚酰亚胺(PPI)对氮化硅(Si_(3)N_(4))陶瓷材料的减摩润滑效果及其自润滑机理。方法利用Retc球/盘摩擦磨损试验机在浸油和干摩擦条件下进行不同温度和载荷下的滑动摩擦磨损试验,通过泰勒粗糙度仪和3D激光共聚焦显微镜分析试样在不同润滑条件下的磨损机制与润滑机理。结果浸油条件下的摩擦因数及磨损率要明显低于干摩擦条件下的摩擦因数及磨损率,且在试验时间内PPI含油试样保持润滑持续稳定。在滑动摩擦过程中,PPI含油试样由于温度和压力作用,PPI孔隙内的润滑油逐渐向试样表面移动,形成润滑油膜,使摩擦因数处于一个持续较低的状态,对PPI试样起到良好的润滑和保护作用。随着温度和载荷的增加,润滑油黏度及出油量发生变化导致润滑油膜的质量也发生变化,使PPI在浸油条件下的摩擦因数呈现波动的趋势。结论适当的温度与载荷,有利于形成完整且稳定的润滑油膜,起到较好的润滑效果。因此,合理控制温度和载荷,可使PPI减摩润滑效果最佳,为其作为保持架材料在Si_(3)N_(4)全陶瓷轴承中润滑提供指导依据。

高压自紧式聚酰亚胺垫片密封性能影响因素分析及结构优化

为了解决液体火箭发动机在异常工况下的密封失效问题,建立了发动机充气阀阀芯密封结构的有限元模型,分析了密封结构参数、加工误差及卡滞偏斜对充气阀阀芯密封性能的影响,并进行了试验验证。结果表明:综合考虑可加工性、密封效果,圆阀座是充气阀的首选结构;在不同圆角半径下,圆角半径在0.35~0.45 mm范围内使用效果最佳;平面度偏差及卡滞偏斜在0~0.07 mm范围内对密封效果和使用寿命几乎没有影响。本研究可为航天军工用高精密密封的设计和优化提供参考,有助于提高我国高精密密封的技术水平。