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近期，由北京化工大學(xué)和江蘇先諾新材料科技有限公司聯(lián)合承擔(dān)的百噸級(jí)高強(qiáng)高模聚酰亞胺(PI)纖維制備技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目，在北京通過(guò)了由中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定。
鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為，該項(xiàng)目研發(fā)了高強(qiáng)高模聚酰亞胺纖維成套產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)及關(guān)鍵裝備，形成系列產(chǎn)品，并在多個(gè)高端裝備制造領(lǐng)域獲得重大應(yīng)用或進(jìn)行考核驗(yàn)證。作為完全自主可控和軍民兩用的原創(chuàng)產(chǎn)品，項(xiàng)目成果整體技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，可滿足我國(guó)航空航天、國(guó)防軍工等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅苡袡C(jī)纖維的迫切需求，具有廣闊的應(yīng)用前景。
項(xiàng)目牽頭人、北化大教授武德珍表示，經(jīng)過(guò)近幾年的推廣和應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)，特別是在用戶單位的大力支持下，高強(qiáng)高模聚酰亞胺纖維產(chǎn)品在航空、航天、電子、型材制造、防彈防爆等領(lǐng)域均取得很好的應(yīng)用評(píng)價(jià)，各下游制品或裝備也已完成大部分應(yīng)用驗(yàn)證工作，部分應(yīng)用已進(jìn)入批量供應(yīng)階段。研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)加強(qiáng)聚酰亞胺纖維在不同場(chǎng)景的應(yīng)用研究，拓展產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域，提升產(chǎn)業(yè)化規(guī)模并降低生產(chǎn)成本。
高強(qiáng)高模聚酰亞胺纖維綜合性能優(yōu)異，一直備受業(yè)界關(guān)注。但由于制備過(guò)程中存在工藝和裝備高度耦合、材料前驅(qū)體不穩(wěn)定等難題，工業(yè)化生產(chǎn)難度極大。據(jù)北化大副教授牛鴻慶介紹，武德珍教授帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)于2007年起對(duì)聚酰亞胺纖維制備技術(shù)展開(kāi)研究，2011年打通噸級(jí)小試工藝路線。此后歷經(jīng)10噸級(jí)工程化和百噸級(jí)產(chǎn)業(yè)化成套技術(shù)與裝備攻關(guān)過(guò)程，于2018年建成全球首條百噸級(jí)高強(qiáng)高模聚酰亞胺纖維生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了拉伸強(qiáng)度3.5GPa纖維的產(chǎn)業(yè)化及產(chǎn)品的系列化。2021年，建成第二條百噸級(jí)智能化生產(chǎn)線，產(chǎn)品性能進(jìn)一步提升，最高等級(jí)產(chǎn)品纖維拉伸強(qiáng)度和初始模量分別可達(dá)4.5GPa和180GPa以上，比碳纖維T300的強(qiáng)度還要高。這項(xiàng)技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先，產(chǎn)品主要用于航空航天和防彈領(lǐng)域。
聚酰亞胺（PI）被譽(yù)為高分子材料金字塔的頂端材料，是分子結(jié)構(gòu)中含有酰亞胺基鏈節(jié)的芳雜環(huán)高分子化合物，也是目前工程塑料中耐熱性最好的品種之一。各國(guó)都將聚酰亞胺的研究、開(kāi)發(fā)及利用列入化工新材料的發(fā)展重點(diǎn)之一。因其在性能和合成方面的突出特點(diǎn)，無(wú)論是作為結(jié)構(gòu)材料還是作為功能性材料，聚酰亞胺都有著巨大的應(yīng)用前景，包括工程塑料、纖維、薄膜等領(lǐng)域。
而其纖維，特別是高強(qiáng)高模產(chǎn)品卻鮮為人知。據(jù)了解，此前，國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家以高強(qiáng)高模為目標(biāo)對(duì)聚酰亞胺紡絲進(jìn)行多年研究，始終沒(méi)有重大突破，主要是紡絲工藝及相關(guān)裝備問(wèn)題不能解決。
作為一類綜合性能突出的高性能芳雜環(huán)聚合物,聚酰亞胺纖維兼具聚酰亞胺材料的耐高溫、阻燃、絕緣、低介電、耐輻照等特點(diǎn)和高性能纖維的強(qiáng)度和模量，被譽(yù)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的高性能纖維品種，在航空航天、交通運(yùn)輸、電子電器、核工業(yè)等重要領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，是重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新材料之一。
通過(guò)以往的報(bào)道，我們可以獲悉武德珍教授引領(lǐng)的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)明的聚酰胺酸溶液的凝固、牽伸、熱亞胺化的一體化紡絲工藝，實(shí)現(xiàn)了從聚酰亞胺預(yù)聚體—聚酰胺酸溶液出發(fā),直接獲得高強(qiáng)高模聚酰亞胺纖維。武教授表示“需要特殊結(jié)構(gòu)單體合成的聚酰亞胺才能溶解在溶劑中，而如果釆用聚酰胺酸，很多單體就可被應(yīng)用，從而進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高性能，成本也將得到有效控制。并且制備過(guò)程中使用的普通溶劑將被全部回收，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染。”據(jù)悉，該項(xiàng)技術(shù)突破了高強(qiáng)高模聚酰亞胺纖維制備的瓶頸，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
