高性能聚苯并咪唑纤维(一)

邢声远

    聚苯并咪唑纤维全称为聚-2，2'-间苯撑-5，5'-双苯并咪唑纤维，简称PBI纤维和托基纶（Togylen）。美国塞拉尼斯（Celanese）公司于20世纪60年代中期研制成功，1983年投入工业化生产，年产量为500吨。它是一种典型的杂环高分子耐热纤维，大分子主链上含有苯并咪唑撑，它主要作为宇航密封舱耐热防火材料，由于该纤维吸湿率高达15%，因此自1983年后，又开发了穿着舒适的高温防护服等民用产品。

    聚苯并咪唑是由间苯二甲酸二苯酯（DPID）和联苯四胺（TAB）缩聚而成，反应生成的低分子物苯酚和水以气泡形成残留于聚合物中，经粉碎后于375-400摄氏度加热2-3小时，将低分子物充分蒸出。然后将聚合物溶解在含有少量氯化锂的二甲基乙酰胺（DMAC）溶剂中配成浓度为20%-30%的纺丝原液，过滤后经喷丝孔挤出，通过高温干法纺丝制成的纤维固化后于400-500摄氏度下拉伸，丝束再用2%硫酸-磺酸盐处理成为稳定的PBI结构，磺化后于500摄氏度热处理，再经过水洗、拉伸、酸洗等一系列处理，最后卷绕成丝筒。

    聚苯并咪唑纤维具有一系列特殊的性能，如阻燃性、尺寸热稳定性、高温下耐化学稳定性及穿着舒适性。现将其主要性能分述如下：

良好的纺织加工性

    纤维强度2.8-5.0CN/dtex，断裂伸长率超过棉花一般为10%-15%，在标准状态下，吸湿高达15%，手感较好，具有良好的纺织加工性能。

杰出的阻燃性能

    该纤维在空气中气体释出的速率极低，是惰性气体，所以它在空气中实际上不燃烧的。其极限氧指数达到38-46%，在燃烧时不熔融，不收缩或很少收缩，并离火后立即自熄。其熔点560摄氏度，在304摄氏度下受热50小时，纤维强度仍能保持50%。特别是经热稳定化处理的织物，其尺寸热稳定性明显改善，燃烧时的收缩率从50%减少到6%。

吸湿性高

    该纤维吸湿率可达13%-15%，通过酸稳定化处理后还能使回潮率进一步提高。它的高吸湿性和柔软的手感使所制成的织物具有良好的穿着舒适性。

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