聚酰亞胺（Polyimide，PI）是指分子結構主鏈中含有酰胺結構的高分子聚合物，聚酰亞胺是一個非常龐大的家族，高性能PI的主鏈大多以芳環和雜環為主要結構單元。PI具有最高的阻燃等級（UL-94），良好的電氣絕緣性能、機械性能、化學穩定性、耐老化性能、耐輻照性能、低介電損耗，且這些性能在很寬的溫度范圍（－269℃-400℃）內不會發生顯著變化，被譽為“二十一世紀最有希望的工程塑料之一”，有“解決問題的能手”之稱，可以說“沒有聚酰亞胺就不會有今天的微電子技術”，其性能居于高分子材料金字塔的頂端。

20世紀60年代聚酰亞胺纖維面世，但當時的生產成本高、技術不發達，限制了其發展。直到20世紀末，隨著合成方法和紡絲技術的進步，以及某些特殊領域的需要，研究者們又積極投入到聚酰亞胺纖維的研究中。聚酰亞胺的高性能決定了與其相關的研究具有重要的價值。

一、聚酰亞胺纖維研究現狀

20世紀60年代，美國杜邦公司初步研制和開發了聚酰亞胺纖維，但并未完成其產業化生產，仍需進行深入研究，以取得技術突破。法國 Phone-Poulenc公司和法國KERMEL公司均研發并生產出了不燃、受熱不收縮的阻燃聚酰亞胺纖維。20世紀80年代，奧地利Lenzing公司采用一步法生產工藝，研發并成功生產出了最早實現商業化的聚酰亞胺纖維 P84，其生產出的纖維規格種類繁多。20世紀90年代，俄羅斯成功研發了一系列高性能聚酰亞胺纖維，其中的高強高模品種纖維的綜合性能優于對位芳綸纖維，具有重要的應用價值。同時期國內研究者也投入到聚酰亞胺纖維的研究中，但幾乎止步于實驗室研究階段。

近年來，隨著生產工藝的進步和相關研究的成熟，加速了國內聚酰亞胺纖維的工業化進程。2010年長春應化所聯合長春高琦聚酰亞胺材料有限公司，研發并規模化生產出了耐熱型聚酰亞胺纖維。2013年北京化工大學和江蘇先諾新材料科技有限公司校企合作，實現了年產30t規模的高性能聚酰亞胺纖維生產線，開發了多種高強高模聚酰亞胺纖維產品，并向市場推廣，其拉伸強度高于3.5Gpa，模量高于150Gpa。同時，研究者利用高強高模型聚酰亞胺纖維產品獨有的高性能優勢，拓展其在高強材料、耐輻射材料和防護材料等領域的應用開發。2017年，四川大學和科聚新材校企合作，研發并生產出高強度聚酰亞胺纖維。

聚酰亞胺纖維是目前耐溫最高的有機合成纖維之一，可作為阻燃材料在工業場景替代芳綸聚酰亞胺纖維在耐光性、吸水性、耐熱性等方面與芳綸和聚苯硫醚纖維相比都更為優越。憑借優異的耐熱和機械性能，聚酰亞胺纖維在軍工領域是航空航天和軍用飛機等重要領域的核心配件材料。在商用領域，聚酰亞胺纖維在環保濾材、防火材料等應用目前正起步發展階段。

經過幾十年的研究，當前合成聚酰亞胺的工藝已相對成熟。主要有兩種工藝，一種是在聚合過程中形成聚酰亞胺環結構，另一種是用帶酰亞胺環結構的單體縮聚制取聚酰亞胺。當前，第一種工藝被多數生產企業采用，按照實現合成聚酰亞胺的步驟數劃分，可分為一步法和二步法。

一步法是在特定的高沸點酚類溶劑中，把二胺和二酐２種單體加熱至所需溫度 150~250℃，即可直接生成聚酰亞胺。該合成工藝的優點是可以直接獲取紡絲漿液，有利于后續進行紡絲工藝操作；缺點是聚酰亞胺僅能溶解于毒性較大的高沸點酚類溶劑，這類溶劑對人體和環境具有嚴重的危害性，考慮到環境污染和人體健康等問題，一步法不宜規模化生產。

二步法是把二胺和二酐２種單體置于非質子極性溶劑中處理，使溶液進行低溫縮聚，得到聚酰胺酸溶液，再進行去溶劑處理后，進行高溫環化處理，得到聚酰亞胺。該工藝的優點是對基礎原料單體和溶劑的要求均不高，適合絕大多數結構的聚酰亞胺，且溶劑易回收，減少資源浪費，毒性較小，較環保；缺點是在合成過程中，有多個過程微結構較難控制，纖維內部會形成微孔等缺陷，削弱了纖維的力學性能。

聚酰亞胺纖維作為高溫除塵過濾材料是其在環保領域的典型應用。由于聚酰亞胺纖維可紡絲形成非常高的表面體積系數，這為其捕獲塵粒提供條件提高了塵粒過濾效。再加上聚酰亞胺具有優良的耐熱性，使得聚酰亞胺成為目前最佳的高溫過濾材料。同時，隨著人們對環保領域的日趨重視，聚酰亞胺纖維過濾材料具有可觀的市場前景。

聚酰亞胺纖維憑借高強高模、耐腐蝕、耐高溫、阻燃等優異的理化性能，廣泛應用于核能工業、航空航天、國防軍工等領域。在航天航空領域，聚酰亞胺纖維可用于制造航天器的輕質電纜護套等。聚酰亞胺纖維紙可作為基材復合制成蜂窩結構材料，用于飛機機翼和機艙門襯板、頂棚、隔墻等。

聚酰亞胺纖維具有保溫隔熱等優良性能，近年來已從特種防護領域延伸至民用紡織服裝領域。

如將聚酰亞胺纖維與其他原料混紡，設計秋冬季服裝產品；將聚酰亞胺纖維氣凝膠膜用作日 常防護口罩的過濾層等。

當前國內高技術產業對聚酰亞胺纖維的需求日趨迫切，實現聚酰亞胺纖維的產業化迫在眉睫。這一方面需要國家有關部門從政策上鼓勵和支持研究者對高性能聚酰亞胺纖維的研究；另一方面，需要相關研究機構研究者積極地投入到聚酰亞胺纖維的研發中，積極創新，突破聚酰亞胺纖維生產工藝技術壁壘，并逐步實現產業化生產。

鑒于當前國內聚酰亞胺纖維的生產成本、產量以及高新產業對高性能纖維的需求等多方面考慮，我國需不斷改進、完善關鍵性工藝技術，積極開發用于穩定生產聚酰亞胺纖維的原材料，加強技術創新等，為聚酰亞胺纖維產業化提供堅實的基礎，為生產提供成熟的關鍵性技術，

進一步推動聚酰亞胺在高強度、高溫等領域的應用，對我國在國防軍工、航空航天等關鍵應用領域的科學發展具有重要的意義，也將有利于高性能纖維領域整體產品結構調整和效益優化升級，在國內市場占據穩固地位。

聚酰亞胺纖維因其高強高模、耐高低溫、阻燃等性能，廣泛應用于環保、防護和紡織服裝等領域。從國內高新技術產業對聚酰亞胺纖維的需求以及聚酰亞胺纖維自身發展考慮，需盡快實現聚酰亞胺纖維的產業化、完善關鍵性工藝技術以及推動其終端應用市場發展。利用聚酰亞胺纖維本身的優勢，結合不同領域對產品的需求，可對其進行進一步改性研究。

參考資料

[1]周琦.聚酰亞胺纖維研究進展及應用[J].紡織科技進展,2021(05):6-8+40.DOI:10.19507/j.cnki.1673-0356.2021.05.002.