一种异型截面聚酰亚胺纤维的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机高分子及其制备领域，特别涉及一种异型截面聚酰亚胺纤维的制 备方法。
【背景技术】
[0002] 聚酰亚胺材料具有优异的耐高温、耐低温、阻燃性、高电绝缘、低介电常数与损耗、 耐辐射、耐腐蚀等优点，同时具有真空挥发分低、挥发可凝物少等空间材料的特点，可加工 成聚酰亚胺薄膜、耐高温工程塑料、复合材料用基体树脂、耐高温粘结剂、纤维和泡沫等，因 此在航空航天、空间、微电子、精密机械、医疗器械等许多高新技术领域具有广阔的应用前 景和巨大的商业价值。
[0003] 目前，国内外有关聚酰亚胺树脂领域的研究开发工作已有不少报道：
[0004] 于文骁等人【共聚型聚酰亚胺纤维的结构与性能[J].合成纤维，2013,42(9): 11-16】制备了 3, 3'，4, 4' -聚苯四甲酸酐（BPDA)-均苯四甲酸二酐（PMDA)-对苯二 胺（PPDA)三元共聚型聚酰亚胺纤维及用4, 4'-二氨基二苯醚（ODA)部分替代PPDA的 BPDA-PMDA-PPDA-ODA四元共聚型聚酰亚胺纤维，系统地研究了 ODA的加入对纤维力学性能 和热性能的影响。
[0005] 虞鑫海等人【含酚羟基聚酰亚胺薄膜的研制[J]·绝缘材料，2009,42(5) : 1-6,10】 公开了一种2, 2-双（3-氨基-4-羟基苯基）丙烷及其含酚羟基聚酰亚胺薄膜的制备方法， 其主要特征在于：以2, 2-双（4-羟基苯基）丙烷（BHPP)为原料，经过硝化反应和还原反应， 获得了高纯度的2, 2-双（3-硝基-4-羟基苯基）丙烷（BNHPP)和2, 2-双（3-氨基-4-羟基 苯基）丙烷（BAHPP)化合物。利用差示扫描量热计（DSC)、傅立叶转换红外光谱仪（FT-IR) 等仪器，对它们进行了表征。此外，基于2, 2-双（3-氨基-4-羟基苯基）丙烷（BAHPP)化 合物、4, 4'-二氨基二苯醚（440DA)与均苯四甲酸二酐（PMDA)在强极性非质子有机溶剂中 进行聚合反应，得到了高粘度的含酚羟基聚酰胺酸（PMDA/440DA/BAHPP-HPAA)溶液，涂膜、 热亚胺化，得到了相应的坚韧透明的含酚羟基聚酰亚胺（PMDA/440DA/BAHPP-HPI)薄膜，并 对其性能进行了研究。
[0006] 费斐等人【3, 3' -二氨基-4, 4' -二羟基联苯及其聚酰亚胺的合成与性能研究[J]. 绝缘材料，2009,42 (6) : 12-15, 22】公开了一种3, 3' -二氨基-4, 4' -二羟基联苯及其聚酰 亚胺的制备方法，其主要特征在于：4, 4'-二羟基联苯（DHBP)和浓硝酸在有机溶剂中反应， 合成得到了 3, 3' -二硝基-4, 4' -二羟基联苯（DNDHBP);随后，在Pd/C-水合肼的还原体 系中，被进一步还原，得到了 3, 3' -二氨基-4, 4' -二羟基联苯（DADHBP)。并且将所得到的 3, 3' -二氨基-4, 4' -二羟基联苯（DADHBP)与3, 3'，4, 4' -四羧基二苯醚二酐（ODPA)在 强极性非质子有机溶剂中进行聚合反应，得到了粘稠状的聚酰胺酸（DADHBP/ODPA-PAA)溶 液，涂膜，热亚胺化，获得了相应的聚酰亚胺（DADHBP/0DPA-PI)薄膜。利用差示扫描量热计 (DSC)、傅立叶转换红外光谱仪（FT-IR)、紫外-可见分光光度计等仪器，对它们的性能进行 了研究。
[0007] 中国发明专利CN101003716A公开了一种含酚羟基聚酰亚胺粘合剂的制备方法， 其主要特征在于：（1)摩尔比为1:1的含酚羟基芳香族二元胺化合物或其与其它芳香族二 元胺的混合物和芳香族二元酐在强极性非质子有机溶剂中，于〇°C~KTC下反应4~8小 时后，得到均相、透明、粘稠的聚羟基酰胺酸溶液；（2)氮气气氛中，加入共沸脱水剂，加热， 120°C~160°C回流共沸脱水亚胺化反应1~6小时，冷却至室温，得到了含酚羟基聚酰亚胺 粘合剂，其中共沸脱水剂与强极性非质子有机溶剂的体积比为1:1~5。
[0008] 中国发明专利CN1927908A公开了一种含酚羟基聚酰亚胺粉末的制备方法，其主 要特征在于：（1)摩尔比为1:1的含酚羟基芳香族二元胺化合物或含酚羟基芳香族二元胺 与其它二元胺的混合物和芳香族二元酐在强极性非质子有机溶剂中，氮气保护下，于〇°C~ 30°C下反应3~12小时后，得到透明粘稠的聚羟基酰胺酸溶液，其中，强极性非质子有机溶 剂占整个反应体系的质量百分数为5%~30% ;(2)氮气气氛中，加入共沸脱水剂，加热升 温，于120°C~160°C的温度范围内，回流共沸脱水亚胺化反应5~18小时，冷却至室温，过 滤、洗涤，真空干燥，得到含酚羟基聚酰亚胺粉末，其中，共沸脱水剂与强极性非质子有机溶 剂的体积比为〇. 1~10:1。
[0009] 虞鑫海等人【耐高温单组分环氧胶粘剂的研制，粘接，2008, 29 (12) : 16-19】公开了 一种聚酰亚胺的制备方法，其主要特征在于：以马来酸酐（M)为封端剂，以2, 2-双（3-氨 基-4-羟基苯基）丙烷（BAHPFP)、2, 2-双[4-(4-氨基苯氧基）苯基]丙烷（BAPOPP)、 2, 2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐（BPADA)为主原料合成得到了含酚羟基 的聚醚酰亚胺树脂（HPEI)。
[0010] 法国Rhone-Poulenc公司推出的一种特殊的聚酰亚胺阻燃纤维，型号为235AGF， 该纤维的性能主要是不燃、不熔、不形成微粒、受热不收缩。它有很强的机械强力、耐酸、耐 有机溶剂。可广泛用作安全毯、座位防护罩、防护服、高温过滤等材料。
[0011] P84是商业化最早的聚酰亚胺纤维，它是奥地利Lenzing AG公司（即现在的 Inspec Fibers)于80年代中期推出的产品，是由3, 3'，4, 4'-四羧基二苯甲酮二酐（BTDA) 和4, 4'-二异氰酸酯二苯甲烷（MDI)及甲苯二异氰酸酯（TDI)制得的。
[0012] 聚酰亚胺纤维具有很高的热稳定性，其纤维和织物可在高温、高湿和高腐蚀性气 体等极其恶劣的环境条件下长期使用，已经成功应用于铁合金行业的、火电厂、垃圾焚烧、 发电、医疗垃圾焚烧和危险废弃物焚烧等袋式除尘。异形截面的聚酰亚胺纤维比圆形聚酰 亚胺纤维具有更好的使用效果，应用前景广阔，但是目前缺少这方面的研究。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的在于提供一种异型截面聚酰亚胺纤维的制备方法，以获得性能更加 优异的聚酰亚胺纤维。
[0014] 本发明的技术方案是：一种异型截面聚酰亚胺纤维的制备方法，主要包括如下步 骤：以2, 2-双（3-氨基-4-羟基苯基）丙烷、3, 3'，4, 4'-四羧基二苯醚二酐粉末、2-(4-氨 基苯基）-5-氨基苯并咪唑单体为原料，在强极性非质子有机溶剂中通过溶液聚合的方法 合成含固为15%的聚酰胺酸溶液，它是一种基于2, 2-双（3-氨基-4-羟基苯基）丙烷的聚 酰亚胺纤维纺丝原液，然后采用湿法纺丝、经"Y"形或"十"字形喷丝孔挤出，形成聚酰胺酸 纤维，再经过高温处理得到异型截面聚酰亚胺纤维。
[0015] 所述的一种基于2, 2-双（3-