封面文章丨王彪, 李源, 董杰, 张清华.热亚胺化中应力对聚酰亚胺纤维结构和性能的影响[J]. 纺织学报，2025,46 (3): 1–8.
封面设计说明：封面主图中一根纤维从里向外延伸，由金黄色变为橘黄色，以颜色的变化巧妙地表达出聚酰亚胺纤维热亚胺化过程中结构变化这一关键因素，同时用两侧分子结构式的变化与之呼应，验证了变化的发生；两侧圆圈内放大的区域展示出聚酰亚胺纤维在航空航天、特种防护等领域的广泛应用。封面图案以充满科技感的宇宙为背景，进一步象征着聚酰亚胺纤维在航空航天领域扮演的不可或缺的重要角色。
主要内容介绍
聚酰亚胺（PI）纤维是新型芳香族高性能纤维的典型代表，具有优异的耐高低温性能、耐化学腐蚀性、耐热稳定性及耐辐照性能，在航空航天、特种防护、国防军工、信息通讯等领域具有广泛应用。研究表明，PI纤维的结构和性能主要依赖于热亚胺化过程，该过程通常会伴随溶剂挥发、环化脱水、分子链重排等多重物理和化学变化过程，对纤维聚集态结构和物理性能有重要影响。通常而言，热亚胺化过程存在快速阶段和慢速阶段。在一定温度下，反应先快速进行，达到一定程度后反应缓慢，即“动力学中断”，影响纤维的力学性能。
针对这一关键问题，东华大学张清华教授团队通过研究松弛状态和应力状态下热亚胺化过程中PI纤维化学结构和聚集态结构的变化，证实了热亚胺化过程中施加应力加快了热亚胺化反应速率，在300 ℃保温120 s亚胺化程度可达到90%，有利于制备性能优异的PI维，为纤维高效连续的亚胺化反应和生产提供了重要途径。同时，应力的作用使热亚胺化过程中PI纤维内沿径向方向的无定形区减少，有序性增加，纤维轴向晶面取向度提高，结晶度增加，晶体结构更加完善。
应力热环化处理及纤维聚集态结构变化示意图
松弛热环化和应力热环化下纤维聚集态结构变化
研究团队开发的聚酰亚胺纤维及制品
研究团队介绍
东华大学张清华教授团队长期从事有机高性能纤维的研究工作，以聚酰亚胺纤维制备过程中的关键科学问题和工程技术为主要突破口，提出并建立了聚酰亚胺干法成形“反应纺丝”的新原理和新方法，构建了具有我国自主知识产权的干法纺丝制备聚酰亚胺纤维的理论体系，攻克了聚合反应工程、纤维成形、后处理等工程技术“瓶颈”。通过成果转化在江苏奥神新材料股份有限公司建成了国际上首条干法纺耐热型聚酰亚胺纤维千吨生产线，实现了高性能化、差别化和多功能化纤维的稳定生产，高强高模纤维的断裂强度超过4.0 GPa，并成功应用于特种防护、高温过滤及航天航空等领域。研究团队先后承担国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目和重点项目、科技部863计划和973计划课题、国防基础研究计划等项目30余项，发表学术论文100余篇。领衔完成的“干法纺聚酰亚胺纤维制备关键技术及其产业化”项目获2016年国家科技进步奖二等奖。
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