[发明专利]一种聚间苯二甲酰间苯二胺/聚丙烯腈共混纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种聚间苯二甲酰间苯二胺/聚丙烯腈共混纤维的制备方法。该共混纤维包括质量比为1～18:1的聚间苯二甲酰间苯二胺和聚丙烯腈。该方法包括：将PMIA溶液和PAN溶液混合，加入氯化锂，搅拌，将得到的共混纺丝溶液进行湿法纺丝，经凝固、拉伸、水洗、干燥、热定型处理。该共混纤维具有更高的力学性能和更大的比表面积。该方法制备流程简单，原料来源广泛，纺丝工艺成熟，成本低。

技术领域

本发明属于聚间苯二甲酰间苯二胺共混纤维制备领域，特别涉及一种聚间苯二甲酰间苯二胺/聚丙烯腈共混纤维的制备方法。

背景技术

聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)纤维是高性能纤维的品种之一，因其独特的分子链结构使纤维表现出许多优良的性能，诸如较高的热稳定性能、耐化学试剂、阻燃性等。

聚间苯二甲酰间苯二胺纤维是以PMIA溶液作为纺丝原液，以其溶剂和水的混合溶液作为凝固浴，通过湿法纺丝或干湿法纺丝制成的。针对PMIA纤维的改性，主要包括共聚改性和共混改性。共聚改性是在PMIA分子主链上引入特征结构单元，引入功能性侧基进行结构与功能的改性。而共混改性测试采用其他高聚物、矿物粉末或其它无机填料对PMIA进行共混或复合改性等。相对于共聚改性而言，对PMIA进行共混或复合改性是既经济且有效的方法。

与PMIA纤维的制备方法相类似，聚丙烯腈(PAN)纤维同样也可以采用湿法纺丝和干湿法纺丝等纺丝工艺制备而成。基于PMIA及PAN纤维在制备方法上的相通之处，两者在材料共混、纤维制备过程、及其彼此间相互作用对共混纤维材料性能的影响等方面的研究空间相对广阔。商品化的PMIA纤维因其原料价格较高而较为昂贵，而PAN纤维的价格相对低廉，倘若利用PMIA和PAN按优化比例进行共混改性，再经湿法纺丝及后续热处理获得连续性能更加优异的共混纤维，不仅能降低纤维材料在实际使用中的成本，获得更大的经济效益，而且还能拓宽纤维材料的应用领域。

现有的针对湿法纺丝纤维的共混改性技术还存在一系列问题，如黄千等在“溶液喷射纺丝制备PMIA/MWNTs纳米纤维的研究”(合成纤维工业,2016，(6):49-52)中采用MWNTs增强PMIA纤维，但制得纤维的直径随MWNTs负载量的增加而变粗，纤维结晶度变大，纤维膜拉伸强度增大，断裂伸长率下降明显。卓其奇等在“聚乙烯醇与水滑石共混体系研究及其纤维制备”(苏州大学硕士论文，2010)中利用聚乙烯醇与水滑石共混体系制备制备增强纤维，随着共混体系中水滑石的含量增加，共混纤维的强度呈现先增加后降低的趋势，但其断裂伸长率则不断下降。董艳等在“聚丙烯腈/多壁碳纳米管共混纤维的研制”(合成纤维，2008，(4):1-4)中研制的聚丙烯腈/多壁碳纳米管共混纤维，其力学强度随碳纳米管的加入而有所提高，但纤维断裂伸长率则明显下降。而对于PMIA纤维、PAN纤维这些纤维来说，必须具有足够高的断裂伸长率才能保证纤维具有优良的纺纱织布性能。

由此可以看出，现有的一些公开文献记载主要通过添加无机物的方式对湿法纺丝纤维进行增强改性，提高了纤维拉伸强度以及拉伸模量，但这类方法由于不同物料间(特别是有机和无机之间)相容性较差，主要体现在界面相容性相对较差，纤维力学性能增加有限，往往还会对纤维材料韧性造成很大程度的损伤，不能达到强度和韧性同时增强的双重效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚间苯二甲酰间苯二胺/聚丙烯腈共混纤维的制备方法，以克服现有技术中PMIA共混纤维强度和韧性不能同时增强的缺陷。

本发明提供了一种聚间苯二甲酰间苯二胺/聚丙烯腈共混纤维，所述纤维包括质量比为1～18:1的聚间苯二甲酰间苯二胺和聚丙烯腈。

本发明还提供一种聚间苯二甲酰间苯二胺/聚丙烯腈共混纤维的制备方法，包括：

(1)将PMIA溶液和PAN溶液混合，加入氯化锂，氮气条件下搅拌，得到共混纺丝溶液，其中，PMIA与PAN的质量比为1～18:1，共混纺丝溶液中PMIA与PAN的总质量分数为9～18％，氯化锂质量分数为0.1～1％；