由于聚酰亚胺分子链呈现刚性，通常是不溶不融的，所以制备合适的聚酰胺酸纺丝原液成为大规模生产聚酰亚胺纤维的重要问题。Yin 等［4］为了改善聚酰亚胺纤维生产的可纺性，将功能化的多壁碳纳米管（f-MWNTs）引入到聚酰胺酸纺丝原液中，发现f-MWCNTs 的引入对纤维成型过程中DMAc的扩散速率有明显的影响，从而能够改善聚酰亚胺湿法纺丝的可纺性。如图9-1 所示，随着纺丝原液中f-MWNTs 添加量的增加，DMAc 的扩散速率随之增加。这可能是因为f-MWNTs 能够削弱PAA 与DMAc 之间的相互作用，从而使纤维凝固速率提高。而PAA 凝固速率太低正是大规模生产聚酰亚胺遇到的一个问题。除此之外，引入f-MWNTs 不仅能够提高溶剂的扩散速率，同时也可以缩短纺丝线路，从而减少凝固浴的用量。
图9-1 PAA 溶液中DMAc 的扩散速率随f-MWNTs 用量的变化
通过TEM 图可以评价f-MWNTs 在PAA 基体中的分散性以及相互作用，如图9-2 所示，纳米填料f-MWNTs 可以很好地分散到聚合物基体中，同时，图9-2（a）和（b）显示，f-MWNTs 与PAA 基体形成了小范围的网络结构，表明f-MWNTs 与聚合物基体发生了良好的相互作用。这种相互作用来源于f-MWNTs 表面的—COOH 与PAA 结构中大量含氧官能团发生氢键作用［5］。纯PAA 纤维表面比较粗糙，而f-MWNTs/PAA 纤维表面相对更光滑，这可能是因为f-MWNTs / PAA 的扩散速率比纯PAA 体系更快，从而形成更光滑的表面。如图9-3 所示，大多数的f-MWNTs 嵌入到了PAA 基体中，但仍然能够在表面发现一些结点，可以推断这是由于f-MWNTs 团聚造成的。在高分辨率下观察发现，一些f-MWNTs 在纤维表面取向排列，从而表明其分散相对均匀。
图9-2 （a）～（c）f-MWNTs 在聚合物基体中的分散情况TEM 图及PAA 与f-MWNTs之间可能的相互作用示意图(www.xing528.com)
图9-3 f-MWNTs/PAA 复合纤维SEM 图
复合纤维初生丝在经过环化、热牵伸后可得到f-MWNTs/PI 纤维，表现出优异的热稳定性和尺寸稳定性。在氮气气氛下，所有纤维在750 ℃下的残留量达到了75%以上。并且随着f-MWNTs 含量的增大，复合纤维的5%质量损失温度和分解温度逐渐增大，热膨胀系数减小。除了热性能的提高，f-MWNTs/PI 纤维力学性能也得到了明显的增强［6］。1%f-MWNTs/PI 的复合纤维力学性能达到最高，强度和模量分别提高了15%和50%，见表9-1。
表9-1 f-MWNT/PI 复合纤维力学性能
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
