摘要：聚酰亞胺已有四五十年的發(fā)展歷史，隨著其合成技術(shù)和纖維紡絲技術(shù)的不斷提高，聚酰亞胺纖維因耐高溫、耐輻射、強(qiáng)度高等優(yōu)異的性能也逐漸得到了產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用，進(jìn)程在不斷加快。并且，其在環(huán)保消防、國(guó)防軍工、建筑建材、航空航天領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。國(guó)家發(fā)改委印發(fā)的《增強(qiáng)制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力三年行動(dòng)計(jì)劃(2018-2020年)》將聚酰亞胺纖維列入重點(diǎn)發(fā)展提升先進(jìn)復(fù)合材料生產(chǎn)及應(yīng)用水平的名單，本文將對(duì)聚酰亞胺纖維的應(yīng)用前景進(jìn)行解析。

　　聚酰亞胺纖維具有高強(qiáng)高模、熱穩(wěn)定性好的特性

　　聚酰亞胺纖維是高性能纖維的重要品種之一，它具有高強(qiáng)高模的特性，其拉伸強(qiáng)度超過(guò)了Kevlar29 和Kevlar49纖維，初始模量與PBO纖維相當(dāng)，采用干噴濕法紡絲工藝路線生產(chǎn)的聯(lián)苯型聚酰亞胺纖維與其他纖維的性能對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 聯(lián)苯型聚酰亞胺纖維與其他纖維的性能對(duì)比

(來(lái)源：精細(xì)化工原料及中間體)

　　另外，聚酰亞胺纖維具有良好的熱穩(wěn)定性，全芳香型聚酰亞胺纖維開(kāi)始分解溫度在500℃左右;它同時(shí)具有很高的耐輻照性能，10¹⁰rad快電子照射后其強(qiáng)度保持率仍為90%，其他纖維材料無(wú)法比擬;其極限氧指數(shù)在35～75，發(fā)煙率低。聚酰亞胺纖維與Kevlar49纖維纖維性能比較如表2。

表2 聚酰亞胺纖維與Kevlar49纖維性能

(來(lái)源：精細(xì)化工原料及中間體)

　　高溫除塵是聚酰亞胺纖維最重要的應(yīng)用領(lǐng)域但國(guó)外壟斷相關(guān)技術(shù)

　　聚酰亞胺纖維在特種紡絲工藝中可獲得不規(guī)則的三葉形截面結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有很高的表面系數(shù)，比圓形截面增加了大概80%的纖維表面積，對(duì)過(guò)濾效率有很好的提高作用。再加上聚酰亞胺良好的耐酸堿性和耐熱性，高溫除塵成為聚酰亞胺纖維絕佳的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　有業(yè)內(nèi)專家指出：奧地利贏創(chuàng)壟斷了聚酰亞胺纖維過(guò)濾材料的全球市場(chǎng)，正是因?yàn)槠洳捎锰厥夤に嚿a(chǎn)出不規(guī)則三葉形截面結(jié)構(gòu)。該公司年產(chǎn)1200噸產(chǎn)品，價(jià)格昂貴，但在全球市場(chǎng)仍然供不應(yīng)求，每年奧地利贏創(chuàng)配額的200噸產(chǎn)品也無(wú)法滿足巨大的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，目前急需研究開(kāi)發(fā)可做進(jìn)口替代的聚酰亞胺纖維，來(lái)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。

　　燃煤鍋爐強(qiáng)制性減排措施將拉動(dòng)聚酰亞胺纖維需求的大幅上漲

　　隨著環(huán)保法規(guī)對(duì)燃煤鍋爐排放要求的日益嚴(yán)格，必將帶來(lái)除塵設(shè)備及產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)升級(jí)，原來(lái)的除塵設(shè)備及產(chǎn)品因?yàn)閮r(jià)格的問(wèn)題，大多為低檔產(chǎn)品，使用壽命低，除塵效率低。據(jù)估計(jì)，原來(lái)我國(guó)每年袋式除塵設(shè)備銷售額為300多億元，需要過(guò)濾材料1億平米左右。而近些年，市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)趨勢(shì)非常明顯，所以不論從產(chǎn)品迭代還是市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大的角度來(lái)看，聚酰亞胺纖維的需求量會(huì)大幅上漲。

　　例如，火電廠的燃煤鍋爐煙氣一般采用的是電除塵，但是因?yàn)榄h(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，袋式除塵的應(yīng)用將會(huì)迅速增加。保守估計(jì)每年濾料用量將達(dá)1750萬(wàn)平米，纖維用量達(dá)到8800噸，如果除去聚苯硫醚的混紡部分，火電廠對(duì)聚酰亞胺纖維的年需求量在1000噸左右。

　　水泥、鋼鐵、冶金行業(yè)的袋式除塵材料缺口巨大

　　水泥行業(yè)目前普遍采用電除塵和玻纖覆膜濾料除塵，而水泥爐窖的煙氣溫度為250℃左右，煙塵排放濃度在20mg/m³，玻纖具有脆性，它很有可能會(huì)被聚酰亞胺纖維取代。專家估計(jì)，水泥行業(yè)對(duì)聚酰亞胺纖維的年需求量在3000噸以上。

　　鋼鐵行業(yè)的袋式除塵材料用量最大，并且技術(shù)相對(duì)成熟，目前，大型高爐煤氣袋式除塵發(fā)展迅猛，用干法凈化高爐煤氣采用袋式除塵技術(shù)進(jìn)行傳統(tǒng)方法的替代，即節(jié)能減排又可循環(huán)回收大量寶貴資源。另外，聚酰亞胺纖維能夠滿足鋼鐵行業(yè)超高溫的環(huán)境，所以聚酰亞胺纖維在鋼鐵行業(yè)的需求看漲。

　　有色冶金同樣需要大量袋式除塵設(shè)備及濾料，電解鋁行業(yè)采用煙氣凈化技術(shù)，處理100～300萬(wàn)立方米風(fēng)量的除塵器的應(yīng)用會(huì)變多，銅、鉛、鋅等冶煉爐窯的煙氣凈化采用袋式除塵對(duì)高溫濾料的需求也在變大。

　　聚酰亞胺纖維是高溫防護(hù)服的理想材料

　　因?yàn)樾阅軆?yōu)異，由聚酰亞胺纖維作成無(wú)紡布，制成高溫防護(hù)服隔熱效果好，永久阻燃，穿著舒適，尺寸穩(wěn)定，安全性好，壽命長(zhǎng)，是制作防護(hù)服的最理想材料。我國(guó)冶金部門每年需要阻燃防護(hù)服5萬(wàn)套，核工業(yè)、石化、水電等部門每年需要防護(hù)服30萬(wàn)套，估計(jì)每年需要高溫阻燃特種防護(hù)服用纖維300 噸左右。

　　結(jié)語(yǔ)

　　聚酰亞胺纖維具有高強(qiáng)高模、熱穩(wěn)定性好等特性，被認(rèn)為是高性能纖維的重要品種之一。隨著環(huán)保法規(guī)對(duì)燃煤鍋爐排放要求的日益嚴(yán)格，燃煤鍋爐強(qiáng)制性減排措施將拉動(dòng)聚酰亞胺纖維需求的大幅上漲，水泥、鋼鐵、冶金行業(yè)的袋式除塵材料缺口巨大。另外，由聚酰亞胺纖維制成高溫防護(hù)服，被廣泛的應(yīng)用于石化、核工業(yè)、冶金等工業(yè)領(lǐng)域。