一种聚酰亚胺纤维及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料技术领域，具体设及一种聚酷亚胺纤维及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚酷亚胺纤维是高性能纤维中的一种，具有高强度、高模量、耐高溫、耐低溫、阻 燃、耐化学腐、耐福照等许多优异的性能。广泛应用于航空航天、国防建设、海洋开发、体育 器材、防护用具、电缆、核工业、复合材料及防火阻燃材料等领域。
[0003] 现有的聚酷亚胺纤维的制备方法包括一步法和两步法。一步法是指采用聚酷亚胺 溶液直接进行纺丝，纤维经初步拉伸后有一定的强度，去除溶剂后，进行热拉伸和热处理。 该方法的优点在于：纺织的原丝无需再进行亚胺化，工艺流程短，所获得的聚酷亚胺纤维具 有较高的力学性能。专利号为化02112048.X的中国专利，申请号为US4, 370, 290和US 5, 378, 420的美国专利都公开了此方法制备聚酷亚胺纤维。但是，一步法制备的聚酷亚胺纤 维虽然具有高强度和高模量的性能，但是由于溶剂的高毒性W及聚合物结构的限制，不利 于工业化应用。
[0004] 两步法是先将二胺和二酢进行缩聚反应生成聚酷胺酸溶液，然后经纺丝得到 聚酷胺酸纤维，再经酷亚胺化和热牵伸等工艺处理最后得到聚酷亚胺纤维。日本专利 JP03287815、JP04018115,中国专利CN101338462B都公开了此方法制备聚酷亚胺纤维。该 方法的优点在于：解决了聚酷亚胺不溶不烙带来的加工性难题，合成原料和溶剂种类多、毒 性小，且纤维中的残留溶剂低，适用于工业生产。但是，两步法虽然解决了聚酷亚胺不溶不 烙带来的难加工性W及溶剂高毒性的问题，但是所制备的纤维的力学性能较低。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种聚酷亚胺纤维及其制备方法， 本发明提供的聚酷亚胺纤维的力学性能好，并且耐高溫。
[0006] 本发明提供了一种聚酷亚胺纤维，由二酢化合物与二胺化合物制备而成，所述二 胺化合物选自：
[0007]
V
[0008] 优选的，所述二胺化合物还包括：
[0009]
中的一种或多种，
[0010] 其中，-M-选自-0-、-S-和-NH-中的一种或多种，-X-选自-0-、-S-和-NH-中的 一种或多种，-D-选自-0-、-S-和-NH-中的一种或多种，E选自-0-、-S-、-S02-、-CH2-、-C( CF3)2-、-C0-、
中的一种或多 种。
[0011] 优选的，所述二酢化合物选自：
[0012]
中的一种或多种，
[0013] 其中，所述-A-选自-S-、-〇-、
[0014] 优选的，所述二酢化合物与二胺化合物的摩尔比为1 : (0.8~1. 2)。
[0015] 本发明还提供了一种聚酷亚胺纤维的制备方法，包括W下步骤：
[0016] A)将二酢化合物和二胺化合物进行聚合反应，得到前驱体聚酷胺酸溶液；
[0017] B)将所述前驱体聚酷胺酸溶液依次进行纺丝、酷亚胺化和热牵伸，得到聚酷亚胺 纤维；
[0018] 所述二胺化合物选自：
[0019]
中的一种或多种。
[0020] 优选的，所述二胺化合物还包括：
[0021]
中的一种或多种，
[0022] 其中，-M-选自-0-、-S-和-NH-中的一种或多种，-X-选自-0-、-S-和-NH-中的 一种或多种，-D-选自-0-、-S-和-NH-中的一种或多种，E选自-0-、-S-、-S02-、-CH2-、-C( CF3)2-、-C0-、
中的一种或 多种。
[0023] 优选的，所述二酢化合物选自：
[0024]中的一种或多种， - .、. -
可口.
[00巧]其中，所述-A-选自-S-、-0-、
[0026] 优选的，所述二酢化合物与二胺化合物的摩尔比为1 : (0. 8~1. 2)。
[0027] 优选的，所述纺丝为湿法纺丝，所述湿法纺丝的喷丝板孔径为Φ0. 04~Φ0. 4mm、 孔数为10~10000孔；所述湿法纺丝的喷拉比为1.1~6.0倍；所述湿法纺丝的速度5~ lOOm/min。
[0028] 优选的，所述纺丝为干喷湿法纺丝，所述干喷湿法纺丝的喷丝板孔径为Φ0. 04~ 巫0. 4mm、孔数为10~10000孔；所述干喷湿法纺丝的喷拉比为1. 1~7.ο倍；所述干喷湿 法纺丝的速度5~lOOm/min。
[0029] 与现有技术相比，本发明提供了一种聚酷亚胺纤维，由二酢化合物与二胺化合物 制备而成，所述二胺化合物选自：
[0030] 、
、
中的一种或多种。本发 明W具有特定的径基杂环二胺共聚结构的聚酷亚胺聚合物体系制备的聚酷亚胺纤维，制备 得到的聚酷亚胺纤维具有较高的强度和模量，并且耐高溫。另外，本发明制备的聚酷亚胺纤 维表面具有活性基团，易与各种树脂基体进行粘接，制备的复合材料具有良好的力学性能。
[0031] 结果表明，本发明制备得到的聚酷亚胺纤维的强度高达5.IGPa，模量高达 215. 3GPa。聚酷亚胺纤维在氮气和空气氛围下5wt%的热分解溫度分别为576°C和540°C， lOwt%的热分解溫度分别为595°C和567°C。
【附图说明】
[0032] 图1为实施例1制备的聚酷亚胺纤维的电镜扫描图；
[0033] 图2为实施例2制备得到的聚酷亚胺纤维FT-IR图谱；
[0034] 图3为实施例5制备得到的聚酷亚胺纤维的TGA曲线；
[0035] 图4为实施例6制备得到的聚酷亚胺纤维的DMA曲线。
【具体实施方式】
[0036] 本发明提供了一种聚酷亚胺纤维，由二酢化合物与二胺化合物制备而成。其中，所 述二胺化合物选自：
[0037]
.、
中的一种或多种。
[0038] 优选的，所述二胺化合物还可W包巧 、：
中的一种或多种，
[0039] 其中，-M-选自-0-、-S-和-NH-中的一种或多种，-X-选自-0-、-S-和-NH-中的 一种或多种，-D-选自-0-、-S-和-NH-中的一种或多种，E选自-0-、-S-、-S02-、-CH2-、-C(C F3)厂、-CO-、
?中的一种 或多种。
[0040] 在本发明的一些实施例中，所述二胺化合物为2, 2'-双（2-径基-4-氨基 苯）-5, 5'-联苯[1，2-d:1'，2'-d']二咪挫；在本发明的另一些实施例中，所述二胺化合物 为5-氨基-2-(2-径基-4-氨基苯）苯并咪挫；在本发明的另一些实施例中，所述二胺化合 物为5-氨基-2-(2-径基-5-氨基苯）苯并咪挫；在本发明的另一些实施例中，所述二胺化 合物为5-氨基-2-(2'-径基-4'-氨基苯）苯并咪挫；在本发明的另一些实施例中，所述 二胺化合物为5-氨基-2-(2'-径基-4'-氨基苯）苯并咪挫和5-氨基-2-(4-氨基苯）苯 并咪挫的混合二胺化合物；在本发明的另一些实施例中，所述二胺化合物为2,6-二（2-径 基-4-氨基苯）化晚并[1，2-d成4-d' ]二咪挫和4, 4'-二氨基二苯酸的混合二胺化合物； 在本发明的另一些实施例中，所述二胺化合物为2, 5-二巧'-氨基-2'-苯并咪挫）-1，4-苯 二酪；在本发明的另一些实施例中，所述二胺化合物为5-氨基-2- (2-径基-5-氨基苯）苯 并咪挫和对苯二胺的混合二胺。
[0041] 在本发明中，所述二酢化合物选自：
[0042]
中的一种或多种，
[0043] 其中，所述-A-选自-S-、-〇- !：
[0044] 在本发明的一些实施例中，所述二酢化合物为4,4'-联苯二酢；在本发明的另一 些实施例中，所述二酢化合物为均苯四酸二酢。
[0045] 优选的，所述二酢化合物与二胺化合物的摩尔比为1 : (0.8~1. 2)，更优选为1 : (0. 9 ~1. 1)。
[0046] 本发明还提供了一种聚酷亚胺纤维的制备方法，包括W下步骤：
[0047]A)将二酢化合物和二胺化合物进行聚合反应，得到前驱体聚酷胺酸溶液；
[0048] B)将所述前驱体聚酷胺酸溶液依次进行纺丝、酷亚胺化和热牵伸，得到聚酷亚胺 纤维；
[0049] 本发明首先将二酢化合物和二胺化合物进行聚合反应，得到前驱体聚酷胺酸溶 液。
[0050] 具体的，将二酢化合物与二胺化合物溶解于溶剂中，揽拌，进行聚合反应，得到前 驱体聚酷胺酸溶液。其中，所述聚合反应的溫度为-10~40°C，所述聚合反应的时间为1~ 40h。所述二酢化合物和二胺化合物的摩尔比为1 : (0.8~1. 2)，更优选为1 : (0. 9~