高性能有機芳香族纖維在近幾十年中得到了快速的發(fā)展,具有代表性的主要包括芳香族聚酰胺纖維(杜邦公司的Kvelar系列,俄羅斯的APMOC、sVM纖維)、聚苯并二噻唑(PBT)纖維、聚苯并二咪唑(PBI)纖維、聚苯并二曙唑(PB0)纖維和聚酰亞胺纖維等。其中,聚酰亞胺纖維的發(fā)展大致經(jīng)歷了四個階段:
第一階段:20世紀(jì)60~70年代,此時的聚酰亞胺纖維的發(fā)展處于起步階段,主要是中國、美國和日本等國家通過用干法或干濕法,將聚酰胺酸紡制成纖維,再經(jīng)酰亞胺化制備聚酰亞胺纖維,制得的纖維的強度和模量都比較小,分別為0.8GPa和9.5GPa。
第二階段:進入20世紀(jì)80年代后,由于聚酰亞胺纖維的溶解性比較差,因此更多的研究投入在如何提高其溶解性上。美國、日本和蘇聯(lián)在20世紀(jì)80年代分別通過不同方法對聚酰亞胺纖維進行了改性處理:先用干濕法將聚酰亞胺直接紡制成纖維,再在聚合物上引人側(cè)鏈,從而使其可溶性大大改善。制得的纖維的強度和模量分別為3.2GPa和174GPa。
第三階段:20世紀(jì)90年代,傳統(tǒng)的制備聚酰亞胺的方法得到改善,人們成功地利用濕法、共聚合等方法制備出了聚酰亞胺纖維,從而大大提高了聚酰亞胺纖維的力學(xué)性能。比如,俄羅斯研究者用濕法將酰胺酸紡制成纖維,再經(jīng)酰亞胺化制備聚酰亞胺纖維,聚合物分子中帶有吡啶單元,從而提高了纖維的力學(xué)性能。制備的聚酰亞胺纖維的強度和模量分別高達5.1GPa和340GPa。德國研究者采用共聚的方法,改善了聚酰亞胺纖維的力學(xué)性能,制得的纖維的強度和模量分別為2.0GPa和240GPa。
第四階段:進入21世紀(jì),特別是近幾年來,隨著航空航天領(lǐng)域日益擴大的需求以及聚酰亞胺化學(xué)結(jié)構(gòu)的多設(shè)計性以及合成技術(shù)的改進和紡絲技術(shù)的發(fā)展,再加上通過對聚酰亞胺纖維分子結(jié)構(gòu)在其制備過程的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的研究與控制等方法的應(yīng)用,在實驗室得到了不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的高強高模、耐高溫、耐輻射的聚酰亞胺纖維。這使得聚酰亞胺纖維的研究及應(yīng)用前景更為廣闊。