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纳米芳纶增强聚酰亚胺气凝胶纤维的制备及其性能研究

2021-05-08绳索修李海涛滕翠青

合成纤维工业 2021年2期
关键词:力学性能结构

陈 纤,赵 昕*,董 杰,绳索修,李海涛,滕翠青

(1.东华大学 材料科学与工程学院,上海 201620;2. 纤维改性国家重点实验室,上海 201620;3. 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所,辽宁 沈阳 110035)

气凝胶材料作为一种新型的多孔材料,具有功能可继承性和纳米材料的特性,表现出较广阔的应用前景,受到研究人员的关注并竞相研究。目前,大部分的研究均集中在气凝胶块状[1-3]、膜状[4-8]和微球材料[9]方面。纤维材料作为一种重要的一维材料,在自然界和生命体中,均扮演着极其重要的角色,其千倍以上的长径比使其表现出良好的柔韧性。如果能将气凝胶制备成纤维状,在保持其气凝胶特性的同时,还赋予其纤维的特性,这将进一步拓宽气凝胶材料的应用途径和领域。近几年气凝胶纤维材料发展迅速,石墨烯气凝胶纤维[10-11]、二氧化硅(SiO2)气凝胶纤维[12]和纳米芳纶(ANFs)气凝胶纤维[13]均被制备出来,表现出超轻、超高的比表面积和优异隔热保温特性。但是,目前气凝胶纤维力学性能仍处于较低水平,同时聚合物气凝胶热稳定性较差,如何制备兼具热稳定性优异和力学性能良好的气凝胶纤维以满足在极端条件下使用的目的仍面临巨大挑战。

聚酰亚胺(PI)作为一种高性能聚合物,其分子链呈刚性且高度共轭,从而表现出优异的耐热稳定性、隔热保温特性及优异的力学性能,被广泛应用在航空航天、消防安全,以及微电子领域[14-16]。同时,PI在质子惰性溶剂中由各种二胺和二酐单体合成,这意味着PI具有精细的分子可设计性,通过对其分子结构的设计,以及成型方法的控制,有望制备出高性能的PI气凝胶纤维材料。……

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