[发明专利]一种聚乙酰氨基酰亚胺纤维及其制备纺法

说明书

本发明涉及聚酰亚胺材料技术领域，具体涉及到一种聚乙酰氨基酰亚胺纤维及其制备纺法。其包括如下步骤：(1)将乙酸酐溶解在有机溶剂中并加入到取代联苯二胺的溶液中，并在不高于5℃的反应温度下反应2～6小时得到中间粗产物；将所述中间粗产物中加入氧化钙沉淀，过滤，浓缩，重结晶得到原料单体；(2)将原料单体加入到反应器中与二元酸酐进行缩合得到聚乙酰氨基酰胺酸溶液；(3)湿法纺丝：在所述聚乙酰氨基酰胺酸溶液中加入所需量的乙酸酐和三乙胺，并在40‑60℃下进行化学亚胺化，得到半化学亚胺化的聚乙酰氨基酰亚胺‑酰胺酸溶液，经过滤后通过高压经喷丝板挤出进入凝固浴中凝固，洗涤、烘干、热亚胺化、3后得到所述聚乙酰氨基酰亚胺纤维。

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺材料技术领域，具体涉及到一种聚乙酰氨基酰亚胺纤维及其制备纺法。

背景技术

聚酰亚胺因具有优良的耐热性、耐低温性、耐溶剂性以及阻燃性等特性，同时兼具优良的介电性能和力学性能而被广泛地应用于电子、微电子、航空航天、激光、光电等领域。

纤维作为聚酰亚胺的一种加工使用形式拓宽了聚酰亚胺的应用范围。但是，普通聚酰亚胺分子链上不含活泼氢，不像芳纶分子间有较强的氢键作用，人们没能像制备高强度芳纶纤维一样制备高强度的聚酰亚胺纤维，因为没有较强的氢键使聚酰亚胺形成强大的分子之间作用力。这导致聚酰亚胺纤维的机械强度普遍偏低，限制了聚酰亚胺纤维材料的应用范围。

本发明就是要克服普通聚酰亚胺材料分子间没有氢键相互作用的不足，制造一种分子间有氢键相互作用的高强度聚乙酰氨基酰亚胺纤维，满足多领域应用中对聚酰亚胺纤维高强度的要求。其具体方法是使用一种含酰胺侧基的二胺单体为原料，制备一种含活泼氢酰胺测基的聚酰亚胺分子结构，使聚酰亚胺分子间形成大量的氢键作用，从而大幅度提高聚酰亚胺纤维的机械强度。

针对上述技术问题，本申请提供了一种通过湿法纺丝法制得的直径在10-15微米的高强、耐高温聚酰亚胺纤维。

发明内容

本发明中使用一种含酰胺侧基的二胺单体为原料，制备一种含活泼氢酰胺测基的聚酰亚胺分子结构，使聚酰亚胺分子间形成大量的氢键作用，从而大幅度提高聚酰亚胺纤维的机械强度。

具体的，本发明的第一方面提供了一种聚乙酰氨基酰亚胺纤维的制备纺法，其包括如下步骤：

(1)原料单体的制备：将乙酸酐溶解在有机溶剂A中得到反应料A，然后将所述反应料A加入到取代联苯二胺的有机溶剂B溶液中，并在不高于5℃的反应温度下反应2～6小时得到中间粗产物；将所述中间粗产物中加入氧化钙沉淀，过滤，浓缩得到粗产物；然后对所述粗产物进行重结晶得到所述原料单体；

(2)中间体聚乙酰氨基酰胺酸的合成：将所述原料单体加入到反应器中在纺丝溶剂中与二元酸酐进行缩合反应，得到聚乙酰氨基酰胺酸溶液；

(3)湿法纺丝：在所述聚乙酰氨基酰胺酸溶液中加入所需量的乙酸酐和三乙胺，并在40-60℃下进行化学亚胺化，得到半化学亚胺化的聚乙酰氨基酰亚胺-酰胺酸溶液，经过滤后通过高压经喷丝板挤出进入凝固浴中凝固，洗涤、烘干、热牵伸，后处理得到所述聚乙酰氨基酰亚胺纤维。

作为本发明的一种优选技术方案，所述三乙胺的添加摩尔量为乙酸酐摩尔量的1～1.4倍。

作为本发明的一种优选技术方案，所述化学亚胺化过程进行5～7小时；优选的，所述化学亚胺化过程中溶液呈透明状态。

作为本发明的一种优选技术方案，所述凝固浴中的凝固剂为包含所述纺丝溶剂的水溶液；所述纺丝溶剂的含量至少占所述凝固剂的10wt％。

作为本发明的一种优选技术方案，所述凝固剂由10～20wt％纺丝溶剂、8～12wt％NMP，0.05～0.15wt％表面活性剂和余量的水组成。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤(3)中所述聚乙酰氨基酰亚胺-酰胺酸溶液在挤入凝固浴前进行1～3微米滤网过滤。