[发明专利]一种提高染色聚酰亚胺纤维力学性能的方法

说明书

本发明涉及一种提高染色聚酰亚胺纤维力学性能的方法，该方法包括以下步骤：将聚酰胺酸纤维浸润于乙酸酐/吡啶溶液中，进行化学亚胺化；将化学亚胺化的纤维干燥、热环化得到聚酰亚胺纤维；对聚酰亚胺纤维采用碱刻蚀进行预处理；经水洗、干燥后用分散阳离子染料染色，染色后水洗、烘干即可。本发明同时采用化学和热亚胺化降低了纤维的缺陷结构，提高了亚胺化程度的均匀性，增强纤维力学性能；采用碱刻蚀使聚酰亚胺纤维表面粗糙化，并对光线的全反射减弱而漫反射加强，而且使纤维表面的部分酰亚胺键打开，有利于下一步染料分子上的阳离子能与羧基发生离子键结合，可有效解决聚酰亚胺纤维染色难的问题。工艺简单，染色得到的纤维色泽深度高，色牢度好，力学性能好。

技术领域

本发明属于织物染色领域，具体涉及一种提高染色聚酰亚胺纤维力学性能的方法。

背景技术

聚酰亚胺(PI)是一种化学稳定性极好的聚合物材料，其具有良好力学性能和耐热性能，突出的介电性能与抗辐射等性能，广泛用于航空、航天、微电子、分离膜和激光等各个领域的关键材料。

但是随着科技的发展，对材料提出了更高、更苛刻的要求，如何提高染色聚合物纤维的力学性能受到了人们的广泛关注。

目前聚酰亚胺纤维主要通过聚酰胺酸(PAA)湿法纺丝经热环化得到聚酰亚胺纤维，采用碱刻蚀对纤维表面进行处理，再使用碱性染料使纤维着色。但由于热处理过程中，PAA的脱水环化主要集中在纤维表层，而在纤维内部亚胺化小分子水脱除造成孔洞缺陷和亚胺化不均，而碱刻蚀过程又对表面的酰亚胺环破坏严重。因此，为了减低纤维内部缺陷，提高亚胺化均一程度，提高染色纤维的力学性能成为了问题的关键。

另外，在传统的PAA湿法纺丝工艺中，现有技术中大多在PAA纺丝液中加入化学亚胺化试剂，然后再热亚胺化得到聚酰亚胺纤维，但由于聚酰亚胺不溶于DMAc、DMF、NMP等绝大多数有机溶剂，所以化学亚胺化试剂的用量较少，得到聚酰亚胺纤维的亚胺化程度比较低，其力学性能也较差。现有的另一种技术为先热亚胺化，再化学亚胺化得到聚酰亚胺纤维，但由于此种方法中化学亚胺化过程会脱除小分子水，造成纤维表面缺陷，同样会使纤维性能下降。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种提高染色聚酰亚胺纤维力学性能的方法，以期提高染色聚酰亚胺纤维的力学性能，该方法同时采用化学亚胺化和热亚胺化降低了纤维的缺陷结构，提高了亚胺化程度的均匀性，增强纤维力学性能；采用碱刻蚀使聚酰亚胺纤维表面粗糙化，并对光线的全反射减弱而漫反射加强，而且使纤维表面的部分酰亚胺环打开，有利于下一步染料分子上的阳离子能与羧基发生离子键结合，可有效解决聚酰亚胺纤维染色难的问题，而且由于碱刻蚀时间较短，对纤维内部的酰亚胺环结构破坏有限，所以其力学性能也能得到较大程度的保留。

为了实现本发明的上述目的，特采用如下技术方案：

一种提高染色聚酰亚胺纤维力学性能的方法，包括如下步骤：

(a)将聚酰胺酸(PAA)纤维浸润于乙酸酐/吡啶溶液中，进行化学亚胺化；

(b)将化学亚胺化的纤维干燥、热环化，得到聚酰亚胺(PI)纤维；

(c)对聚酰亚胺纤维采用碱刻蚀进行预处理；

(d)预处理后的纤维经水洗、干燥后用分散阳离子染料染色，染色后水洗、烘干即可。

进一步，为了提高纤维内部亚胺化程度的均匀性，步骤(a)中所述乙酸酐/吡啶溶液体积比为乙酸酐/吡啶＝2:1-1:2,浸润时间为4h-24h。

进一步，经多次实验筛选，采用以下条件得到的聚酰亚胺纤维力学性能较为出色，步骤(b)中采用的干燥过程为：将纤维匀速通过温度为60-100℃的管式炉，时间为1-5min；热环化过程为：先将PAA纤维匀速通过温度为150-300℃的管式炉，时间为1-5min；然后将PAA纤维匀速通过温度为350-550℃的管式炉，时间为1-5min。