专利名称：一种聚酰亚胺纤维的制备方法
技术领域：
本发明属于高性能纤维的制造领域，特别涉及一种聚酰亚胺纤维的制备方法。
背景技术：
作为一种高技术纤维，聚酰亚胺纤维材料具有良好的化学稳定性能、优异的热机械性能和突出的耐辐照性能，已经成为工业开发的热点品种。聚酰亚胺纤维制备工艺的研究已经进行了很多年，通常它可以分为两步法和一步法两种路线。两步法的技术路线是指先在非质子极性溶剂中合成聚酰胺酸，然后以聚酰胺酸为纺丝液进行纺丝，将纺丝得到的前躯体纤维通过环化拉伸转化为聚酰亚胺纤维，其中采用两步湿法纺丝的代表性专利如日本公开特许公报JP3287315，JP4018115，采用两步干法纺丝的专利有中国专利 200610116652. 7和美国专利US3415782、US4640972。由于环化过程中前躯体纤维会发生化学变化，这会对纤维的聚集态结构产生影响，从而妨碍了聚酰亚胺纤维力学性能的提升。一步法纺丝直接以聚酰亚胺为纺丝液，从而可以避免纤维成形后的环化程序，有利于制备力学性能优良的聚酰亚胺纤维。但是聚酰亚胺难以加工，只溶于少数特定溶剂，如间甲酚、对氯苯酚、间氯苯酚等。美国专利US 4370290, US 5378420, US 5071997以及中国专利02112048. X以聚酰亚胺的对氯苯酚、间氯苯酚溶液为纺丝液，采用干湿纺制备了力学性能优良的聚酰亚胺纤维，但这些溶剂毒性、腐蚀性大，对环境影响大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种聚酰亚胺纤维的制备方法，该方法简单， 操作容易，对设备的要求低，所得的聚酰亚胺纤维的强度高。本发明的一种聚酰亚胺纤维的制备方法，包括(1)聚酰亚胺纺丝液的制备将水杨酸加入反应容器中，通氮保护，加热使水杨酸呈熔融状态，然后在160 210°C下加入二胺单体和二酐单体，再加入小分子物质，密封搅拌反应4 Mh，得到粘稠状聚酰亚胺纺丝液；(2)湿法(干湿法)纺丝将上述聚酰亚胺纺丝液静置脱泡后进行湿法或干湿法纺丝，经过凝固、水洗，然后卷绕得到聚酰亚胺初生纤维；(3)热拉伸将上述聚酰亚胺初生纤维在90 110°C下干燥1 3h，之后使之通过长1 5m 长的热管进行热拉伸，即得该聚酰亚胺纤维。所述步骤(1)中二胺单体为
权利要求
1.一种聚酰亚胺纤维的制备方法，包括(1)将水杨酸加入反应容器中，通氮保护，加热使水杨酸呈熔融状态，然后在160 210°C下加入二胺单体和二酐单体，再加入小分子物质，密封搅拌反应4 Mh，得到粘稠状聚酰亚胺纺丝液；(2)将上述聚酰亚胺纺丝液静置脱泡后进行湿法或干湿法纺丝，经过凝固、水洗，然后卷绕得到聚酰亚胺初生纤维；(3)将上述聚酰亚胺初生纤维在90 110°C下干燥1 池，之后使之通过长1 5m长的热管进行热拉伸，即得该聚酰亚胺纤维。
2.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征在于所述步骤(1) 中二胺单体为
3.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征在于所述步骤(1) 中二酐单体为
4.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征在于所述步骤(1) 中二胺单体与二酐单体的摩尔比为1 0.95 1.05，二胺单体和二酐单体重量之和占所得聚酰亚胺纺丝液总重量的15 50%。
5.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征在于所述步骤(1) 所加小分子物质为异喹啉、乙酸酐、三乙胺、吡啶中一种或几种的混合物，其加入量为所得聚酰亚胺纺丝液总重量的0. 1 3%。
6.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征在于所述步骤(2) 的湿法或干湿法纺丝中纺丝液的温度为50 160°C，喷丝孔直径为0. 05 0. 5mm，长径比为2 8 1，卷绕速度为2 50m/min。
7.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征在于所述步骤(2) 中的凝固为经过一段5 50mm的空气浴或者直接进入长1 :3m的凝固浴槽中凝固；所述的水洗为经过30 80°C的水洗槽水洗。
8.根据权利要求7所述的一种聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征在于所述的凝固浴为去离子水、甲醇、乙醇、丙酮中的一种或几种的混合物，温度为50 100°C。
9.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征在于所述步骤(3) 聚酰亚胺纤维在热拉伸过程中的喂入速度为4 50m/min，拉伸倍率为1 8倍，拉伸温度为 350 550"C。
全文摘要
本发明涉及一种聚酰亚胺纤维的制备方法，包括(1)将水杨酸加入反应容器中，通氮保护，加热使水杨酸呈熔融状态，然后在160～210℃下加入二胺单体和二酐单体，再加入小分子物质，密封搅拌反应4～24h，得到粘稠状聚酰亚胺纺丝液；(2)将上述聚酰亚胺纺丝液静置脱泡后进行湿法或干湿法纺丝，经过凝固、水洗，然后卷绕得到聚酰亚胺初生纤维；(3)将上述聚酰亚胺初生纤维在90～110℃下干燥1～3h，之后使之通过长1～5m长的热管进行热拉伸，即得。本发明的制备方法简单，对设备的要求低；本发明中所使用的溶剂水杨酸回收相对方便，适于工业化推广，且所得的聚酰亚胺纤维的强度高。
文档编号D01D10/06GK102418163SQ201110354569
公开日2012年4月18日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者刘俊鹏, 夏清明, 尹朝青, 张清华, 徐圆, 王士华, 董杰, 许千, 陈大俊 申请人:东华大学