聚酰亚胺(PI)是一种综合了耐温性、耐腐蚀性、耐辐射性、机械性能、介电性能等多种优异性能的高分子聚合物,而银是具有良好的导电性和广谱抗菌性的金属,使用新型纺丝技术或处理方法,在聚酰亚胺纤维表面进行金属化可以得到聚酰亚胺／银复合纤维,这是聚酰业胺材料功能化研究领域的一项新突破。这种高性能的复合纤维结合了聚酰亚胺和银各自的优势,由该纤维制成织物或制备成复合材料,不仅具有抗静电、防辐射、耐高温、抗菌除臭等性能,还可以长期工作在十分严苛的环境中,作为电子电力工业中的导电网或导电带、航空航天领域和精密电子仪器中的电磁屏蔽外罩、生物医药领域的抗菌纱布、医疗行业的电热服、化工和军工用的防静电服、防尘服等,具有相当大的可开发性和应用潜力。本文采用两种不同的制备方法,即直接离子交换自金属化法和表面刻蚀离子交换法,制备了聚酰亚胺／银复合纤维,对复合纤维的表面形貌、热性能、机械性能、导电性和杀菌性等进行了表征,考察了在复合纤维制备过程中各种因素对最终纤维性能的影响,并探讨了相关机理。采用均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4’-二胺基二苯醚(4,4’-ODA)为单体合成聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸,通过湿法纺丝技术和热处理程序得到聚酰亚胺纤维。研究了纺丝工艺条件,包括凝固浴、牵伸比、热处理温度等对聚酰亚胺纤维的微观结构和力学性能的影响,结果表明：凝固浴的长度和组分会影响聚酰亚胺纤维的微观结构,凝固浴长度太短、凝固速度太快均容易导致纤维内部孔洞,降低纤维的力学性能；适当提高牵伸比有利于纤维内部形成规则的分子链排列,从而获得较高的取向程度以提高纤维的力学性能和热性能；阶段式梯度升温方式促使聚酰胺酸在热作用下发生酰亚胺环化生成聚酰亚胺,加热温度和加热程序的不同会影响聚酰胺酸的环化程度和纤维内部结构,设定合适的升温程序有助于提高纤维的力学性能和热性能。得到的聚酰亚胺纤维拉伸强度最高可达到820.8MPa,模量为13.4GPa,断裂伸长率为17.1%。采用直接离子交换自金属化法制备聚酰亚胺/银复合纤维,即将湿法纺丝制备的聚酰胺酸初生纤维浸入银盐溶液中进行离子交换反应,再通过热处理最终得到聚酰亚胺/银复合纤维。复合纤维在空气中的热稳定性较纯PI纤维有较大的下降(约130℃),在空气气氛中T10≥417℃；而在无氧条件下,聚酰亚胺/银复合纤维仍然能保持聚酰亚胺本身良好的耐高温性,在氮气气氛中T10≥570℃。聚酰亚胺/银纤维的力学性能比纯聚酰亚胺纤维有所下降,银粒子的掺杂使纤维变脆,拉伸强度降低。保证足够的银氨溶液浓度和足够的热处理时间,可以得到具有优异导电性能的聚酰亚胺/银复合纤维,表面电阻可低至10-1～100Ω/cm。此外聚酰亚胺/银复合纤维还具有优异的杀菌、抑菌性能,24小时的抗菌率超过99.99%采用表面改性离子交换法制备聚酰亚胺/银复合纤维,将聚酰亚胺纤维浸泡在热的浓碱液中发生水解,之后在银氨溶液中进行离子交换反应,并浸入水合肼溶液中使银离子发生化学还原反应,最终得到表面覆盖着一层银白色金属银的聚酰亚胺/银复合纤维。通过观察纤维的表面和断面形貌可知,在聚酰亚胺/银纤维表面形成了厚度超过300nm的银层；纤维呈现银白色的金属光泽并完全导电,表面电阻约为10-～100Ω/cm；测试复合纤维的力学性能得到聚酰亚胺／银纤维的拉伸强度最高可达到1835.0MPa,模量为33.2GPa,断裂伸长率小于2%。