一种聚酰亚胺纳米纤维纱线及其适合工业化生产的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化学纤维纺丝技术领域，具体设及一种纳米纤维纱线及其适合工业化 生产的制备方法，尤其设及一种聚酷亚胺纳米纤维纱线及其适合工业化生产的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着人们生活水平的提高，人们对织物面料的要求越来越高，既考虑织物面料的 功能，又考虑其舒适度。因而，行业内研究人员一直在对纤维纱线的材质和制备过程进行着 不断的提升和改进，在运其中，纳米级材质的纤维纱线由于纤维直径超细，大大降低了丝的 刚度，纱线触感极为柔软，纤维细还可增加丝的层状结构，增大比表面积和毛细效应，使之 具有良好的吸湿散湿性，所W在业内受到了广泛的关注。
[0003] 目前有关纳米纤维纱线的制备方法，最初报道制备纳米纤维纱线的方法是把纳米 纤维直接纺到液体表面，然后卷绕成无抢纤维束;如果纺到底部产生满流的液体浴中，可W 获得具有抢度的纳米纤维纱线，但是在实际生产中纱线的均匀度和抢度难W控制。专利CN 102277668公开了一种静电纺纳米纤维纱线的制备方法和装置，具体方法为采用抽真空漏 斗式接收装置把纳米纤维收集成纱线，但是实际应用中纱线的抢度还是不易控制。
[0004] 目前有关纳米纤维纱线的制备方法已存在较多的有益尝试。例如= Dalton [polymer 2005 46(3)611-614]采用双圆碟收集装置收集得到纳米纤维纱线，但是制备的 纱线不连续，长度太短，不能满足实际生产应用。中国专利[申请公布号：CN 102277668 A] 公开了一种静电纺纳米纤维纱线的制备方法和装置，具体方法为采用抽真空漏斗式接收装 置把纳米纤维收集成纱线，但是试生产中纱线的抢度不易控制。中国专利[申请公布号:CN 103305931 A]公开了一种静电纺丝制备聚丙締腊预氧丝纳米纤维纱线的方法及装置，具体 方法为利用装置中的电机把收集的纳米纤维加抢成纱，然后再经过预氧化得到聚丙締腊预 氧丝纳米纤维，但是在实际生产过程中，纱线的收集和卷绕在同一区域，对纱线的质量有一 定影响，纱线的制备和预氧化为两个独立的步骤，不能形成连续化制备，大大影响了生产效 率。中国专利[申请公布号:CN 104695066A]公开了一种转环型静电纺纳米纤维纱线制备装 置及其制备方法，具体方法为采用旋转的圆环收集器把纳米纤维旋转加抢成纱线，但是该 方法对纱线的均匀性不易控制，W及不适合制备需要经过热处理加工的连续聚酷亚胺纳米 纤维纱线，因而也无法实现工业化生产。
[0005] 因此，如何工业化生产制备纳米级材质的纤维纱线，一直是行业内各生产厂家关 注的焦点之一。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种纳米纤维纱线及其制备方法， 尤其是一种聚酷亚胺纳米纤维纱线及其适合工业化生产的制备方法。本发明提供的聚酷亚 胺纳米纤维，具有极为柔软等特点，还具有聚酷亚胺的耐高溫和阻燃性等特点，更重要的是 本发明提供的制备方法，抢度和线密度可控、粗细均匀，生产效率高、而且连续稳定，有利于 工业化生产。
[0007] 本发明提供了一种聚酷亚胺纳米纤维，由聚酷亚胺前驱体溶液经过静电纺丝后得 到；
[0008] 所述聚酷亚胺前驱体由具有式I结构的单体、具有式II结构的单体、=苯二酸二酢 和二甲基联苯二胺共聚后得到；
I ;
[0010] 其中，扣选自联苯二酢残基、二苯酸二酢残基、二苯酬二酢残基、联=苯二酢残基、 均苯二酢残基和二苯硫酸二酢残基中的一种或多种；
[0011] 出 N-化-N 出 II;
[001^ 其中，R2选自4,4'-二苯氧基二苯甲酬二胺残基、对苯二胺残基、二苯酸二胺残基、 联苯二胺残基、二甲氧基联苯二胺残基和二苯氧基二苯讽二胺残基中的一种或多种。
[0013] 优选的，所述S苯二酸二酢包括3，3 '，4，4 ' 一S苯二酸四甲酸二酢和/或2，2 '，3， 3'一S苯二酸四甲酸二酢；
[0014] 所述二甲基联苯二胺包括2，2 二甲基-4，4 二氨基联苯胺和/或其异构体。
[0015] 优选的，所述共聚为在强极性非质子溶剂中共聚；
[0016] 所述强极性非质子溶剂为N，N-二甲基乙酷胺和/或N，N-二甲基甲酯胺。
[0017] 优选的，所述=苯二酸二酢占二酢单体中的摩尔比为大于或等于0.5;所述二甲基 联苯二胺占二胺单体中的摩尔比为大于或等于0.5。
[0018] 本发明提供了一种聚酷亚胺纳米纤维纱线的制备方法，包括W下步骤：
[0019] A)将稀释后的聚酷亚胺前驱体溶液进行静电纺丝，得到聚酷胺酸纳米纤维；
[0020] B)利用环形金属传动带，将上述步骤得到的聚酷胺酸纳米纤维收集成连续的聚酷 胺酸纳米纤维带；
[0021] C)将上述步骤得到连续的聚酷胺酸纳米纤维带，进行热亚胺化工艺，得到连续的 聚酷亚胺纳米纤维带；
[0022] D)将上述聚酷亚胺纳米纤维带从镜面传动带上剥离，再进行牵伸和加抢后，得到 聚酷亚胺纳米纤维纱线。
[0023] 优选的，所述稀释后的聚酷亚胺前驱体溶液，由强极性非质子溶剂和挥发性溶剂 组成的溶剂与聚酷亚胺前驱体溶液混合后得到；
[0024] 所述挥发性溶剂为四氨巧喃、丙酬、无水乙醇和氯仿中的一种或多种。
[0025] 优选的，所述稀释后的聚酷亚胺前驱体溶液的绝对粘度为1~4Pa ? S;所述稀释后 的聚酷亚胺前驱体溶液的固含量为15%~25%。
[0026] 优选的，所述聚酷胺酸纳米纤维为上述任意一项技术方案所述的聚酷亚胺纳米纤 维；
[0027] 所述环形金属传动带为环形不诱钢网带或环形不诱钢镜面传动带。
[0028] 优选的，所述热亚胺化工艺的溫度280~400°C ;
[0029] 所述牵伸的倍数为2~3倍;所述加抢为250~350抢/米。
[0030] 本发明还提供一种物品，其特征在于，含有上述任意一项技术方案所述的聚酷亚 胺纳米纤维，或由上述任意一项技术方案所述的制备方法制备的聚酷亚胺纳米纤维纱线经 过纺织后得到；
[0031 ]所述物品包括织物面料和/或个人防护用品。
[0032] 本发明提供了一种聚酷亚胺纳米纤维，由聚酷亚胺前驱体溶液经过静电纺丝后得 到;所述聚酷亚胺前驱体由具有如上述式I结构的单体、具有上述式II结构的单体、=苯二 酸二酢和二甲基联苯二胺共聚后得到；其中，Ri选自联苯二酢残基、二苯酸二酢残基、二苯 酬二酢残基、联=苯二酢残基、均苯二酢残基和二苯硫酸二酢残基中的一种或多种;其中， R2选自4，4 二苯氧基二苯甲酬二胺残基、对苯二胺残基、二苯酸二胺残基、联苯二胺残基、 二甲氧基联苯二胺残基和二苯氧基二苯讽二胺残基中的一种或多种。与现有技术相比，本 发明W主链中含有柔性基团的聚酷亚胺为原料得到纳米纤维，进而得到了纤维纱线，改善 了纳米纤维纱线的柔软性，同时还可W赋予纳米纤维纱线具有聚酷亚胺的多种特点，耐高 溫、保暖效果好、抑菌防霉和永久阻燃等性能。本发明的聚酷亚胺前驱体溶液，即聚酷胺酸 溶液，还特别由=苯二酸二酢，二甲基联苯二胺、具有式I结构和式II结构的单体共聚得到， 柔性单体=苯二酸二酢和二甲基联苯二胺的引入，有益于进一步电纺出高度蓬松和有一定 弹性的聚酷胺酸纳米纤维，亚胺化后也能得到保持原样的聚酷亚胺纳米纤维，同时有益于 最后得到的纱线具有更好的柔软性。实验结果表明，本发明制备的聚酷亚胺纳米纤维纱线 的断裂强度为27.2~32.2cN/tex，其纳米纤维直径约为780~86化m，本发明在连续的工业 化生产4她后，聚酷亚胺纳米纤维纱线的断裂强度和纳米纤维直径依然保持稳定。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明实施例制备的聚酷亚胺纳米纤维纱线加抢前纳米纤维带外观图；
[0034] 图2为本发明制备的聚酷亚胺纳米纤维纱线外观图。
【具体实施方式】
[0035] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是 应当理解，运些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的 限制。
[0036] 本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人 员熟知的常规方法制备的即可。
[0037] 本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯。
[0038] 本发明提供了一种聚酷亚胺纳米纤维，由聚酷亚胺前驱体溶液经过静电纺丝后得 到；
[0039] 所述聚酷亚胺前驱体由具有式I结构的单体、具有式II结构的单体、=苯二酸二酢 和二甲基联苯二胺共聚后得到；
I;
[0041] 其中，扣选自联苯二酢残基、二苯酸二酢残基、二苯酬二酢残基、联=苯二酢残基、 均苯二酢残基和二苯硫酸二酢残基中的一种或多种；
[0042] 出 N-化-N 出 II;
[0043] 其中，R2选自4,4'-二苯氧基二苯甲酬二胺残基、对苯二胺残基、二苯酸二胺残基、 联苯二胺残基、二甲氧基联苯二胺残基和二苯氧基二苯讽二胺残基中的一种或多种。
[0044] 本发明所述Ri优选自联苯二酢残基、二苯酸二酢残基、二苯酬二酢残基、联=苯二 酢残基、均苯二酢残基和二苯硫酸二酢残基中的一种或多种，更优选为联苯二酢残基、二苯 酸二酢残基、二苯酬二酢残基、联=苯二酢残基、均苯二酢残基或二苯硫酸二酢残基。本发 明对所述残基的概念没有特别限制，W本领域技术人员熟知的残基的概念即可;本发明对 所述联苯二酢残基、二苯酸二酢残基、二苯酬二酢残基、联=苯二酢残基、均苯二酢残基或 二苯硫酸二酢残基没有特别限制，W本领域技术人员熟知的上述化合物残基即可，本发明 优选上述化合物具有如下结构；
[0047]本发明所述R2优选自4，4 二苯氧基二苯甲酬二胺残基、对苯二胺残基、二苯酸二 胺残基、联苯二胺残基、二甲氧基联苯二胺残基和二苯氧基二苯讽二胺残基中的一种