聚酰亚胺具有优异的热稳定性、耐辐射、耐酸碱腐蚀以及良好的电绝缘性和力学性能等，在航天、军事、防护、环保以及微电子工业等领域均有较好的应用前景，被认为是一种极具发展潜力的高性能材料[1-2]。聚酰亚胺纤维是一种新型芳杂环高性能有机纤维，分子主链中含有大量酰亚胺基团，兼具聚酰亚胺材料和纤维材料的特点，可根据需求用于制备多种产品，其特点是高强高模、耐高温和低温(-260～400 ℃)、阻燃(极限氧指数大于或等于40%)、耐紫外线、耐辐射和耐酸等[3-4]。关于聚酰亚胺纤维的研究开始于20世纪60年代[5]，其制备技术有一步法和两步法：一步法，直接将聚酰亚胺经溶液纺丝得到聚酰亚胺纤维，其优点是易实现高强高模，缺点是受单体来源和溶剂限制较大[6]；两步法，首先制备聚酰胺酸溶液，纺丝得到聚酰胺酸初生纤维，然后经热处理或化学处理得到聚酰亚胺纤维，其优点是单体和溶剂来源广、成本易控制且工业化前景好，缺点是不易实现高强高模[7-8]。国外对聚酰亚胺纤维的研究起步较早，制备技术主要为一步法，代表产品为耐高温型聚酰亚胺纤维P84[9]。我国对聚酰亚胺纤维的研究起步较晚，制备技术主要为两步法，代表产品有耐高温型聚酰亚胺纤维和高强高模型聚酰亚胺纤维[10]。

目前先进复合材料的增强材料主要采用高性能纤维，如玻璃纤维、芳纶、碳纤维等[11]。增强纤维的织物结构可很大程度上决定成形复合材料的性能[12]，机织物、针织物和编织物等纺织结构具有优异的强力、层间剪切力、耐磨损性能以及尺寸易成形等特点，成为主流的复合材料增强体结构[13-14]。聚酰亚胺纤维作为高性能纤维中的一种，同样可以作为增强纤维并以纺织结构的形式应用于先进复合材料中[15]，但是，目前关于聚酰亚胺纤维的研究多集中于制备技术、纺丝工艺和纤维性能等方面[16-17]，对于聚酰亚胺纤维织造性能的研究甚少。

随着近年来我国人们居住环境和生活方式所发生的改变,各种肿瘤疾病的临床发病率水平也呈现明显增高的发展态势,胃癌已经成为人类较为常见的一种消化系统恶性肿瘤类疾病[1]。临床对胃癌进行诊断和治疗的关键在于早发现、早治疗,但由于典型症状及体征的缺乏,使这一目标实现的难度明显加大。本文研究血清肿瘤标记物水平检测在胃癌疾病患者病情诊断中的应用价值。现就研究的过程和结果做如下内容的汇报。

本文研究了5种商业化聚酰亚胺纤维的微观结构和力学性能，并选择其中强度和模量最高的聚酰亚胺纤维作为研究对象，对其进行可织造性探索，以期为聚酰亚胺纤维在产业用高技术纺织品材料方面的应用提供参考。

（2）取水企业。取水企业应端正态度，提高认识，理解论证工作服务于企业的本质—水资源论证是办理取水许可的必要的前期工作，能有效避免企业因取水出现问题的可能，减少企业损失。应按相关法律及程序要求，做好企业分内之事。明确企业责任与义务，提前咨询相关部门，了解企业办理取水许可申请工作的准备工作及具体程序，按规定的要求切实做好相关工作。

1 实验部分

1.1 实验材料

聚酰亚胺纤维由3家生产厂家提供，相关信息如表1所示。

图1为5种聚酰亚胺纤维的傅里叶红外光谱(FT-IR)图。聚酰亚胺纤维在1 708 cm-1(羧酸伸缩振动)、1 623 cm-1(酰胺伸缩振动)和1 513 cm-1(苯环伸缩振动)处均存在较宽而弥散的吸收峰，说明酰胺酸基团已经弱化或消失[18]。在1 350 cm-1(酰亚胺环中C—N—C振动)、1 780 cm-1(酰亚胺环中不对称振动)和1 700 cm-1(酰亚胺环中对称振动)处均存在特征吸收峰，说明聚酰亚胺纤维部分环化或完全亚胺化[19]。根据红外光谱图计算得到各纤维的亚胺化程度如表2所示。和其他4种纤维相比，PI-1纤维亚胺化程度最高。这是因为在PI-1图谱中无法找到代表聚酰胺酸羧酸基和酰胺基的1 708 cm-1和1 623 cm-1谱带，而代表聚酰亚胺的1 780 cm-1和1 700 cm-1特征吸收带是所有纤维中强度最强的，这说明PI-1纤维几乎完全环化，从而可提高PI-1纤维的力学性能。

Nicolet6700型傅里叶变换红外光谱仪，美国赛默飞世尔科技公司；D/max-2550VB+/PC型18 kW转靶X射线衍射仪，日本理学公司；TM3 000台式扫描电子显微镜，日本日立公司；XQ-1C型纤维强伸度仪，上海新纤仪器有限公司；ECLIPES-LV-100 N POL型偏光显微镜，上海尼康仪器有限公司；Y731型纱线抱合力机，国营常州纺织机械厂；樱牌TNY101B-20型全自动剑杆小样织机，上海双九实业有限公司。

表1 聚酰亚胺纤维的相关信息 Tab.1 Related information of PI fibers

试样编号产品型号线密度/dtex生产公司制备方法PI-1Upilex-S2.15江苏先诺新材料科技有限公司湿法纺丝PI-2UV2.38PI-3HM2.55长春高琦聚酰亚胺材料有限公司干喷湿纺PI-4ASPI-I2.56PI-5ASPI-II2.32江苏奥神新材料股份有限公司干法纺丝

1.2 实验仪器

设定TD为设备使用时限。在设备预防维护可靠度阈值限制下，以总维修费用率最低为优化目标，由式(7)～式(13)、式(16)和式(17)经过推导可得到单设备的动态不完全预防性维护经济优化目标函数为：

1.3 性能表征

式中： A1 780为FT-IR图谱在1 780 cm-1处的特征吸收峰的面积；A1 500为FT-IR图谱在1 500 cm-1处的特征吸收峰的面积。

纤维化学结构测试：采用红外光谱仪测定纤维化学结构，扫描波数范围为4 000～400 cm-1，分辨率为2 cm-1，扫描次数为32。纤维亚胺化程度DI的计算公式为

纤维结晶性能测试：将适量纤维剪碎用于测试纤维微观聚集态结构，铜靶，电压为40 kV，电流为300 mA，测试角度2θ为5°～60°。纤维取向因子f0的计算公式为

f0=(3cos2ψ-1)/2

式中：cos2ψ为纤维的取向函数，即纤维中晶体分子链轴向与拉伸方向的夹角的余弦平均值。

式中：P为纤维的强力，N；S为纤维的截面积，mm2。纤维初始模量E为纤维拉伸应力-应变曲线初始一段直线部分的斜率。

力学性能测试：实验温度为(20±1) ℃，相对湿度为(65±1)%，隔距为20 mm，拉伸速度为20 mm/min，预加张力为0.2 cN。纤维直径由偏光显微镜测量。每种纤维测试20次，取平均值。纤维断裂强度σ的计算公式为

表面形貌观察：对纤维拉伸性能测试和耐磨性测试后的试样进行喷金处理，通过扫描电镜对纤维表面形貌和拉伸断裂横截面进行观察。

2 结果与讨论

2.1 化学结构分析

1）单一土地利用动态度，定量描述了区域一定时间范围内某种土地利用类型变化的速度［10］，其值越大，说明区域土地利用变化越剧烈，反之变化越弱。图1为巢湖流域单一土地利用动态变化图。

“公司早期以把产品按照客户的需求做出来为目标，注重成品是否满足客户的设计与需求”，吴重蔚坦言，而随着时间的推移，栢科富翔尝试为客户提出建议，刚开始偏重于实物的建议，后来介入更高层次的设计环节。“公司专门成立了设计部，帮助客户做出更加合理的设计。有的客户甚至把整个项目交给我们来做，客户给出预算，公司则按照预算金额完成设计和制作。” 吴重蔚也表示，有时候客户描述得比较抽象，而使其具体化、图像化确是件不容易的事，但换个角度来看，设计师的理想与现实的差距就是企业生存的空间。

图1 聚酰亚胺纤维的FT-IR图谱 Fig.1 FT-IR spectra of PI fibers

表2 聚酰亚胺纤维的主要吸收峰位置与亚胺化程度 Tab.2 Main absorption peak positions and imidization ratios of PI fibers

试样编号CO反对称伸缩振动吸收峰位置/cm-1苯环骨架伸缩振动吸收峰位置/cm-1DI/%PI-11773151397.26PI-21776150025.91PI-31772149796.86PI-41775149954.22PI-51775149742.57

2.2 结晶性能分析

图4示出PI-1纤维的表面形貌和拉伸断裂横截面扫描电镜(SEM)照片。由图4(a)可看出，PI-1纤维表面光滑，粗细均匀。由图4(b)可看出，PI-1纤维断头处呈现原纤状形态且有阶梯状裂纹。这是因为PI-1纤维中存在结晶区和非结晶区两相结构，纤维受到轴向拉伸时，抗拉能力较差的区域将沿着垂直于拉伸方向的横截面断裂，抗剪切能力比抗拉伸能力差的区域将沿斜向断裂[23]，因此，PI-1纤维断头处垂直裂纹主要源于非结晶区，而阶梯状裂纹主要源于结晶区。

图2 聚酰亚胺纤维的XRD图谱 Fig.2 XRD patterns of PI fibers

表3 聚酰亚胺纤维的结晶度和取向度 Tab.3 Crystallization and orientation of PI fibers

试样编号结晶度/%取向度PI-119.270.92PI-217.870.91PI-315.920.91PI-416.240.90PI-511.460.90

2.3 力学性能分析

图3示出5种聚酰亚胺纤维的拉伸应力-应变曲线。从拉伸曲线可以看出，PI-1纤维属于高强高模低伸长率型纤维，PI-3纤维属于中强中模中伸长率型纤维，PI-2、PI-4和PI-5纤维属于低强低模高伸长率型纤维。表4示出5种聚酰亚胺纤维力学性能测试结果。相比较，PI-1纤维的断裂强度和初始模量最高，分别为2 239.24 MPa和56.62 GPa，但其伸长率仅有4.03%，说明PI-1纤维在小应力作用下不易变形，刚性较大。另外，纤维密度与力学性能之间也有很大关系，PI-1纤维直径大，线密度小，所以密度相对较小，说明纤维内部有明显孔洞结构，这与PI-1纤维的制备方法有关，PI-1纤维是由湿法纺丝制得，即初生纤维在溶液中成型，然后经后加工工艺得到聚酰亚胺纤维，初生纤维在亚胺化过程中会有小分子水等溶剂的脱除，使纤维内部出现孔洞结构[1]，从而降低纤维的力学性能，这也是目前聚酰亚胺纤维没有达到其理论力学性能的主要原因之一。一般来说，纤维的微观结构影响纤维的宏观性能[22]。由聚酰亚胺纤维的FT-IR和XRD分析可知，PI-1纤维亚胺化程度最高且具有优异的结晶取向结构，这对提高PI-1纤维的力学性能起到十分重要的作用。基于PI-1纤维优异的力学性能，进一步对其织造性能进行研究。

图3 聚酰亚胺纤维的应力-应变曲线 Fig.3 Stress-strain curves of PI fibers

表4 聚酰亚胺纤维的基本力学参数 Tab.4 Essential mechanical parameters of PI fibers

试样编号直径/μm断裂强度/MPa初始模量/GPa伸长率/%PI-117.142239.2456.624.03PI-217.16808.469.9410.52PI-312.951652.3240.717.21PI-414.28791.597.1914.18PI-514.13713.917.2910.24

2.4 形貌分析

图2示出5种聚酰亚胺纤维的X射线衍射(XRD)图。根据XRD峰形可知，聚酰亚胺纤维具有明显的两相结构，即结晶区和非结晶区共存[20-21]。其中，PI-1纤维呈现出十分尖锐的弥散峰，峰值出现在2θ为19°左右，且峰值强度相对其他纤维更高，这说明PI-1纤维的微观聚集态存在相对较高的结晶度。其他4种纤维呈现弥散的散射峰，且伴随着若干肩峰，肩峰出现在2θ为14°和26°左右，但是肩峰的强度值比弥散峰弱；因此，相对于其他4种纤维，PI-1纤维具有更加有序的晶体结构。表3示出5种聚酰亚胺纤维的结晶度和取向度。其中PI-1结晶度和取向度最高，分别为19.27%和0.92，这与由XRD峰形得出的结论一致。需要注意的是，PI-1纤维和其他4种纤维的取向度虽然仅相差0.02左右，但是其结晶度相对其他纤维较大，说明PI-1纤维中分子链不仅沿纤维轴向有序排列且堆叠紧密，这对PI-1纤维的力学性能有很大影响。

图4 PI-1纤维的表面形貌和拉伸断裂横截面SEM照片(×2 000) Fig.4 SEM images of surface morphology (a) and tensile fracture (b) of PI-1 fiber(×2 000)

2.5 耐磨性分析

图5为PI-1复丝(由20根PI-1单丝组成)耐磨性测试10次和纤维磨损断裂后的SEM照片。可看出：耐磨性测试10次后，PI-1复丝结构松散，单根纤维间抱合力下降；首先接触到摩擦元件的外层纤维呈扁平状且纤维边缘部分出现毛丝。耐磨性测试16次后纤维全部断裂失效，最外层纤维首先磨损断裂，随后纤维逐层断裂。纤维断裂处产生屈曲，断裂头端继续劈裂且团聚在一起，形成毛球，如图5(c)所示。还可看出，纤维断裂后单根纤维断裂处劈裂成若干毛丝。当纤维上机织造时，多处机械摩擦可使单根纤维断裂造成布面缺丝和毛球现象，因此，高性能聚酰亚胺纤维的耐磨性能较差，从而表明其可织造性能差，且织造高支高密织物更为困难，这与聚酰亚胺纤维的力学性能分析结果一致。

图5 PI-1纤维的耐磨性测试SEM照片 Fig.5 SEM images of abrasion resistance test of PI-1fibers. (a) Structure of PI-1 fibers after 10 rubs (×250); (b) Morphology of PI-1 fiber after 10 rubs (×1 000); (c) Splitting reunion morphology of PI-1 fibers after fracture (×100); (d) Fracture morphology of PI-1 fiber (×5 000)

2.6 可织造性分析

图6示出PI-1长丝上机织造图和布面效果图。

图6 PI-1纤维的可织造性 Fig.6 Weavability of PI-1 fibers. (a) Weaving process of PI-1fibers; (b) Surface features of PI-1 fabric

PI-1纤维属于高强度低伸长率、易弯曲劈裂的材料，在织造过程中非常容易受到拉伸、弯曲、摩擦等外力作用而导致纤维损伤并断裂，断头处出现劈裂毛丝等问题，严重影响加工和使用。此外，PI-1纤维在织造过程中，许多断头都是由纤维磨损断裂引起的，且在织造过程中因摩擦而起毛直接影响织物的表面性质，产生布面疵点，如缺丝、毛球等。

3 结 论

1)5种商业化聚酰亚胺纤维的结构和力学性能分析结果表明：与其他4种聚酰亚胺纤维相比，湿法纺丝的PI-1纤维亚胺化程度高、结晶取向好，具有优异的力学性能，其断裂强度和初始模量分别可达2 239.24 MPa和56.62 GPa。

2)PI-1纤维表面光滑，结构致密，但其耐磨性较差，拉伸断裂伸长率低，在实际织造过程中易磨损致使纤维劈裂并团聚形成毛球，其织造性能受到一定影响，织物表面产生较多疵点。

3）开展固定资产投资项目节能评估与审查工作，加强项目源头节能管理。中国海油先后完成了对惠州炼化二期、恩平23-1油田群总体开发等30多项重大建设项目节能评估报告的审查工作，共提出修订意见576项，节能措施215项，发现节能量47×104t标煤，强化了项目可研和设计阶段对节能技术应用和能耗状况的审查，做到了节能管理“关口前移”。

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