[发明专利]耐辐照性能优异的聚酰亚胺纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种耐辐照性能优异的聚酰亚胺纤维及其制备方法和应用，主要解决现有技术中聚酰亚胺纤维耐辐照后强度保持率较低的问题，通过采用一种聚酰亚胺纤维，包含至少式(1)和式(2)两种分子结构的聚酰亚胺，其中，式(1)结构的聚酰亚胺占纤维总重的5～55％的技术方案，较好地解决了该问题，可用于航天航空等极端环境领域。

技术领域

本发明涉及一种耐辐照性能优异的聚酰亚胺纤维及其制备方法和应用。

背景技术

聚酰亚胺纤维作为高性能纤维的一个品种，具有结构可设计性，当在其大分子主链中有加入大量含氮五元杂环、苯环等，就会增大主链键能，增强分子间作用力。这样，当聚酰亚胺纤维受到高能辐射时，纤维大分子吸收的能量很难大于使分子链断裂所需的能量，而使纤维表现出许多优良的性能，除具有优异的耐辐射性的特点外，还具有优良的机械性能、耐热性能、介电性能、耐低温性能等特点，使得它可在航空航天、电气绝缘、原子能工业、国防建设、环境产业、防护产业、医疗卫生等条件非常严酷的领域中得到广泛的应用，尤其是在一些高尖端领域。

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。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一现有技术中聚酰亚胺纤维耐辐照后强度保持率较低的问题，提供一种耐辐照性能优异的聚酰亚胺纤维，本发明所提供的聚酰亚胺纤维具有优异的耐辐照性能。

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耐辐照性能优异的聚酰亚胺纤维的制备方法。

本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与解决上述技术问题之一相对应的耐辐照性能优异的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：一种耐辐照性能优异的聚酰亚胺纤维，包含至少式(1)和式(2)两种分子结构的聚酰亚胺的共混物，其中，式(1)结构的聚酰亚胺分子占纤维总重的5～55％。

上述技术方案中，所述聚酰亚胺纤维中还包括式(3)所示其它分子结构的聚酰亚胺，其中式(1)结构的聚酰亚胺占纤维总重的5～55％，式(3)所示其它分子结构的聚酰亚胺与式(2)所示结构的聚酰亚胺的质量比为1：1～1：10。

其中，Ar₁为含有至少一个碳六元环的四价芳香族残基，更优选的是以下结构式(4)中所示的结构：

上述通式(3)中,R₁较好选用等基团。

上述技术方案中，所述Ar₂优选含有至少一个碳六元环的四价芳香族残基及杂环结构,更优选的是以下结构式(5)所示的芳香族残基:

上述结构式(5)中,R₂较好选用H-、CH₃-、Cl-、Br-、F-、CH₃O-等中的任意一个基团。

上述技术方案中，所述“其它分子结构的聚酰亚胺”在于其分子结构与式(1)、式(2)所示分子结构不同，即Ar₁和Ar₂中的至少一个不同时与式(1)或式(2)的相应单体单元相同。

为解决上述技术问题之二，本发明所采用的技术方案为：一种耐辐照性能优异的聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：