1. Einführung in PI-Fasern

●Definition: PI-Faser, umgangssprachlich auch als Goldfaden bekannt, ist eine wichtige Hochleistungsfaser, die sich durch das Vorhandensein von Imidringgruppen in ihrem molekularen Rückgrat auszeichnet.

●Zusammensetzung: Gängige Polyimidmoleküle enthalten zahlreiche Imidringe, aromatische oder heterocyclische Ringe, die für eine hohe Aromatizität und Steifigkeit sorgen.

●Festigkeit: Berichten zufolge haben russische Wissenschaftler eine PI-Faser entwickelt, die nach der PBO-Faser die zweithöchste Festigkeit von bis zu 5,0 GPa aufweist.

2. Entwicklungsgeschichte von PI Fiber

●In den 1960er Jahren begann DuPont in den USA mit der Forschung an PI-Fasern, die jedoch aufgrund technologischer Beschränkungen im Laborstadium verblieben.

●1970er Jahre: Die ehemalige Sowjetunion berichtete über militärische Anwendungen von PI-Fasern und begann mit einer Kleinserienproduktion für militärische Zwecke.

●In den 1980er Jahren industrialisierte Österreich die PI-Faserproduktion mittels Trockenspinnverfahren und brachte das Produkt P84 vorwiegend für Hochtemperatur-Filtermaterialien auf den Markt. Frankreich führte später die Kermel-Faser mit hervorragenden flammhemmenden Eigenschaften ein.

●1990er Jahre: Russische Wissenschaftler entwickelten PI-Fasern mit einer Bruchfestigkeit von 5,0 GPa, was der Luft- und Raumfahrtindustrie einen bedeutenden Fortschritt bescherte.

●Anfang des 21. Jahrhunderts: Chinesische Universitäten und Forschungseinrichtungen haben systematische und umfassende Studien zu PI-Fasern durchgeführt und dabei bestimmte experimentelle Ergebnisse erzielt.

3. Leistungsmerkmale von PI-Fasern

●Mechanische Eigenschaften: PI-Fasern haben eine Dichte von etwa 1,41 g/cm³.³Hitzebeständige PI-Fasern weisen eine mechanische Festigkeit zwischen 0,5 auf.—1,0 GPa und ein Modul von 10—40 GPa; hochfeste PI-Fasern mit hohem Modul weisen eine Zugfestigkeit von etwa 2,5 GPa und einen Modul von über 90 GPa auf.

●Thermische und Flammbeständigkeit: Vollaromatische Polyimidfasern zersetzen sich typischerweise oberhalb von 500 °C.℃mit einem Sauerstoffindex von bis zu 66 %. Allerdings können bei der Zersetzung schädliche Substanzen wie Cyanwasserstoff entstehen.

●Säure- und Alkalibeständigkeit: PI-Fasern sind in sauren Umgebungen stabil und behalten nach 48 Stunden in 10% verdünnter Salzsäure 30-40% ihrer Festigkeit; unter alkalischen Bedingungen zersetzen sie sich jedoch deutlich.

●Weitere Eigenschaften: PI-Fasern weisen eine gute UV-Strahlungsbeständigkeit und dielektrische Eigenschaften auf, mit einer typischen Dielektrizitätskonstante von etwa 3,4 und einem Verlust von ungefähr 10^(-3).

4. Anwendungen von PI-Fasern

●Anwendungsbereiche: Aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften finden PI-Fasern breite Anwendung in der Luft- und Raumfahrt, im Hochtemperaturschutz, in der Elektronik und anderen Bereichen, insbesondere bei Hochtemperaturanwendungen wie der Herstellung hitzebeständiger Handschuhe, Filze, Trommeln, Garne, Filtersäcke und Ablationsmaterialien. Darüber hinaus lassen sich PI-Fasern zu Geweben verweben, die unter anderem für Hautmaterialien, Rohrleitungsreparaturen, Verbundwerkstoffverstärkungen und kugelsichere Materialien eingesetzt werden.