2018年1月2日央视财经频道播出了广东东莞大朗毛衣节的盛况。用聚酰亚胺纤维生产的毛衣,火都烧不着,让主持人连连惊叹。聚酰亚胺(Polyimide,PI)纤维是指分子主链含有酰亚胺环的一类聚合物材料制成的纤维。高度共轭的主链结构使得聚酰亚胺纤维具有良好的力学性能、优异的耐热稳定性、耐酸碱腐蚀性和极好的耐光照稳定性等,因其原生纤维呈现自然的黄金色,因此被誉为“黄金丝”。
聚酰亚胺纤维分子结构丰富,可根据实际的加工工艺和应用需求,选择不同的单体进行合成。这种化学结构的可设计性和可调性是其他合成纤维不具备的特征。目前,耐热性聚酰亚胺纤维的力学强度为0.5~1.0吉帕,模量为10~40吉帕,而高强度、高模性聚酰亚胺纤维的抗拉强度普遍高于2.5吉帕,模量高于90吉帕。其热分解温度一般都在500℃以上,是迄今合成纤维中热稳定性较高的品种。其在高温下尺寸稳定性好,强度保持率高,因此通常用于制作过滤材料,可大幅提高烟气除尘滤袋的使用寿命,提高过滤精度,降低粉尘排放量。同时聚酰亚胺纤维具有优良的耐化学性能,故还被用于高端汽车烤漆房的过滤材料。目前在环境保护领域,细旦、超细旦聚酰亚胺纤维已成功用作高温烟气过滤材料,有效降低PM2.5的排放,为大气治理增添了解决方案。
聚酰亚胺纤维在耐高温的同时,也拥有优于传统特种纤维的阻燃性能,极限氧指数(LOI)高达38%。江苏奥神新材料股份有限公司生产的聚酰亚胺纤维——甲纶Supion面料的实验数据显示,其损毁长度是目前市场上主流灭火防护服面料——芳纶ⅢA面料的1/5,远高于灭火防护服外层面料标准要求;遇高温明火碳化不熔滴,发烟量极低,无毒性,烟密度是ABD0031《空客飞机标准:燃烧烟雾和气体毒性要求》空客标准的1/200。所以说聚酰亚胺纤维是密闭空间纺织品、特种工况隔热保温、居家及防护类产品的理想原料。据悉,其用于生产国家森林武警15式灭火战斗服、国家武警特勤15式特战头套、新型消防灭火战斗服、新型飞行服、舰船损管服装等,有效增强了军警部队单兵的作战能力,保护战士的生命安全;此外也用于化工、冶金、矿业、火力发电、核工业等领域的专业防护服。其复合材料主要用于军工和航空航天领域,如用于生产固体火箭发动机高性能耐烧蚀材料。
不仅如此,聚酰亚胺纤维还具有良好的保暖、绝热性能,其制品具有极低的导热率,保暖性能高于棉、羊毛、蚕丝等传统材料。其还可以作为轻量化保暖填充材料,用于生产絮片、绝热毡,适用于极寒等恶劣环境下的防寒保暖被服等。
此外,聚酰亚胺纤维还具有天然持久的抗菌抑菌作用,抗菌效果好于天然竹纤维。按照GJB150.16A—2009《军用装备实验室环境试验方法 第16部分:振动试验》进行的霉菌试验表明,聚酰亚胺纤维生产的织物长霉等级为0级,无霉菌生长。聚酰亚胺纤维远红外射线(4~16微米生命射线)法向发射率88%,符合国家远红外保健品标准定义。利用这些优异性能开发出的内衣和保健纺织品等,能够促进穿戴者血液循环,强化组织新陈代谢,增加组织再生能力,提高人体的免疫能力,从而起到医疗保健的作用。
为了扩大聚酰亚胺纤维在纺织服装方面的应用,首先要解决颜色单一和染色难题。科研人员经过不断试验,采用原液着色工艺,开发出了黑色、墨绿色等原液着色聚酰亚胺纤维。通过色牢度测试,耐光色牢度7级,耐摩擦、汗渍、耐水等色牢度4~5级。
2018年10月30日晚,中国国际时装周“无界—九五丝御·邓兆萍2019春夏时装发布会”在北京饭店金色大厅举行。聚酰亚胺纤维通过时装展现,将科技含量超高的材料融入时尚的灵魂。高科技材料聚酰亚胺纤维与棉、麻、丝混纺创新出的新型面料,以独特的保暖抑菌功能性给人带来完美着装体验,让聚酰亚胺纤维这一神奇的航天航空材料“飞入寻常百姓家”成为可能,也体现了其“黄金”价值。聚酰亚胺纤维的应用逐渐从航空航天材料走向普通大众穿着使用的服装等纺织品,生动诠释了科技与时尚的结合。