[发明专利]高强高模聚酰亚胺纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种高强高模聚酰亚胺纤维及其制备方法，主要解决现有技术中用于高强高模的聚合物分子量分布较宽，溶液不均匀，而造成纤维毛丝断丝较多且性能较差的问题，通过采用一种聚酰胺酸，其特征在于所述聚酰胺酸分子链中包含重复单元摩尔数为A的式(1)结构重复单元、重复单元摩尔数为B的式(2)结构重复单元、重复单元摩尔数为C的式(3)结构重复单元、重复单元摩尔数为D的式(4)结构重复单元至少四种重复单元，且满足以下关系式：(A+B)：(C+D)＝(0.15～10)：1.0，(A+C)：(B+D)＝(0.10～7.0)：1.0的技术方案，较好地解决了该问题，可用于生产高性能的聚酰亚胺纤维。

技术领域

本发明涉及一种高强高模聚酰亚胺纤维及其制备方法和应用。

背景技术

聚酰亚胺作为纤维方面的应用早在二十世纪六十年代就出现了，PI作为高性能纤维的一种集优异的机械性能、耐高低温性能、介电性能、耐磨性能、耐紫外性能、化学和尺寸稳定性能于一体，可望在航空航天、机械化工、原子能工业和国防军工等重要领域得到广泛应用。常见的PI分子主链上含有大量酰亚胺环、芳环或杂环，使分子链的芳香性高，刚性大；加之酰亚胺环上的氮氧双键键能非常高，芳杂环产生的共轭效应使分子间作用力较大；纤维在制备过程中沿轴方向高度取向，致使PI纤维具有高强高模的特性，尤其在模量方面更为突出。

在当前聚酰亚胺(PI)制备工艺中，两步合成法是最为广泛采用的合成方法。即首先在搅拌的适当溶剂中先后加入二胺和二酐单体，此时通过低温缩合聚合反应制备获取聚酰胺酸(PAA)溶液。制备PI纤维时，PAA溶液经过过滤和脱泡过程通过喷丝板形成聚合物溶液丝条，经过凝固浴形成初生纤维，经水洗和各阶段高温酰亚胺化过程，最后缠绕收卷。含咪唑的二胺结构引入到聚酰亚胺主链当中能够在分子间形成氢键使得聚酰亚胺的力学性能得到很大提升，但是通常引入含咪唑类的二胺单体时其反应活性较低，在进行多元共聚时不易得到分子量分布较窄且均匀的聚合物，从而影响了纤维的可纺性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中用于高强高模聚酰亚胺纤维的聚合物中引入2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑导致的聚合物分子量分布较宽，溶液不均匀，而造成纤维毛丝断丝较多且性能较差的问题，提供一种聚酰胺酸，通过采用所述重复单元及配比的聚酰胺酸，具有分子量分布窄、凝胶较少以及粘度稳定，能更好的适用于聚酰亚胺纤维纺丝工艺，具有无滴料漏料、无毛丝及制得的高强高模聚酰亚胺纤维性能好的优点。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决上述技术问题之一相对应的聚酰胺酸的制备方法。

本发明所要解决的技术问题之三是现有技术中用于高强高模聚酰亚胺纤维中引入2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑导致的聚合物分子量分布较宽，溶液不均匀，而造成纤维毛丝断丝较多且性能较差的问题，提供一种新的高强高模聚酰亚胺纤维，通过采用所述重复单元及配比的分子结构的聚酰亚胺纤维，具有纺丝过程稳定、无毛丝及性能好的优点。

本发明所要解决的技术问题之四是提供一种与解决上述技术问题之三相对应的高强高模聚酰亚胺纤维的制备方法。

本发明所要解决的技术问题之五是提供一种与解决上述技术问题之三相对应的高强高模聚酰亚胺纤维的应用方法。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种聚酰胺酸，其中，所述聚酰胺酸分子链中包含式(1)结构重复单元、式(2)结构重复单元、式(3)结构重复单元、式(4)结构重复单元至少四种重复单元，其中式(1)结构重复单元摩尔数为A，式(2)结构重复单元摩尔数为B，式(3)结构重复单元摩尔数为C，式(4)结构重复单元摩尔数为D，且满足以下关系式：(A+B)：(C+D)＝(0.15～10)：1.0，(A+C)：(B+D)＝(0.10～7.0)：1.0；