[發明專利]含喹唑啉結構的聚酰亞胺纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 201010241700.1
• 申請日: 2010-07-30
• 公開（公告）號: CN101914819B
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 武德珍;牛鴻慶;閆曉娜;齊勝利;韓恩林;趙昕;吳戰鵬
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D01F6/78
• 分類號: D01F6/78;D01F11/08;D01D1/02;D01D5/06;D01D5/04;C08G73/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明屬于高性能有機纖維及其制備方法技術領域，具體涉及一種含喹唑 啉結構的聚酰亞胺纖維及其制備方法。

背景技術

聚酰亞胺(PI)纖維作為高性能纖維的一個品種，具有高強高模、耐高溫、 耐低溫和耐輻射等高性能，并且還具有良好的生物相容性和介電性能，可望在 原子能工業、空間環境、救險需要、航空航天、國防建設、新型建筑、高速交 通工具、海洋開發、體育器械、新能源、環境產業及防護用具等領域中得到廣 泛的應用。

目前聚酰亞胺纖維的濕法紡絲主要有兩種。一種是一步法技術路線：以聚 酰亞胺溶液為紡絲漿液，通過濕法或干濕法紡制聚酰亞胺纖維，纖維經初步拉 伸后有一定的強度，去除溶劑后，進行熱拉伸和熱處理(300℃-500℃)，可得 到高強高模的聚酰亞胺纖維。該方法紡絲工藝簡單，但從目前聚酰亞胺的合成 來看，普遍使用的溶劑是酚類，酚類溶劑(如甲酚、對氯苯酚)不僅毒性較大， 而且在纖維中的殘余量較大，很難去除干凈，不利于環保，工業化很困難；國 家發明專利ZL?02112048.X，美國專利US?4,370,290和US?5,378,420都公開了 采用一步法制備聚酰亞胺纖維方法。另一種是兩步法技術路線：首先將聚酰胺 酸的濃溶液經濕法或干濕法噴絲得到聚酰胺酸纖維，然后將第一步紡制的聚酰 胺酸纖維經化學環化或熱環化得到的聚酰亞胺纖維。如日本公開特許公報 JP3287815、JP4018115均采用該法制備聚酰亞胺纖維。該方法的優點是：解決 了聚酰亞胺纖維不熔不溶帶來的加工性難題，合成原料及溶劑種類多、毒性小， 纖維中溶劑殘余量低，適宜于工業化生產。其缺點是該方法制備的聚酰亞胺纖 維一般力學性能較低。

目前，由奧地利Lenzing?AG公司生產的P84纖維，是世界上唯一規模化 生產的聚酰亞胺纖維品種，但其纖維的力學強度僅為0.5-0.8GPa，遠不能滿足 高性能纖維的應用要求。另外，由均苯四甲酸二酐(PMDA)和4，4’二氨基二苯 醚二胺(ODA)為聚合單體的聚酰亞胺纖維，由于其成本較低，合成簡單，已成 為聚酰亞胺纖維研究發展的重點。但是由于其分子結構及制備工藝的限制，該 類型聚酰亞胺纖維的力學類型都不高。

發明內容

本發明的目的在于將喹唑啉結構引入聚酰亞胺纖維結構中，通過改變聚酰亞 胺纖維的分子結構、分子內及分子間作用力，使聚酰亞胺纖維的力學性能得到 提高。

本發明的另一個目的在于提供一種制備上述含有喹唑啉結構的聚酰亞胺纖 維的方法。

本發明的一種含有喹唑啉結構的聚酰亞胺纖維，其特征在于，聚酰亞胺纖 維中含有喹唑啉結構。將喹唑啉結構引入聚酰亞胺纖維結構中，制備出高性能 聚酰亞胺纖維，其拉伸強度為1～3GPa，初始模量為23～142GPa。

一種制備含喹唑啉結構的聚酰亞胺纖維的方法，其特征在于，包括以下步 驟：

A：將2-(4-氨基)-6-氨基-4(3H)喹唑啉、其他二胺和二酐，按二 胺與二酐總摩爾比1∶1或1∶1.01進行配比；

B：在N₂保護下將2-(4-氨基)-6-氨基-4(3H)喹唑啉、其他二胺加 入計量溶劑溶解，然后加入二酐使溶液的固含量為5～20Wt％，然后在溫度0～ 75℃下反應2～12小時獲得聚酰胺酸紡絲溶液；

C：將聚酰胺酸紡絲溶液按照濕法或干濕紡絲工藝進行紡絲，所得聚酰胺酸 原絲再采用熱酰胺化工藝進行酰亞胺化即可獲得含有喹唑啉結構的聚酰亞胺纖 維。

步驟A中其他二胺為4，4’-二氨基二苯醚二胺(ODA)或對苯二胺(PPDA) 中的至少一種，其加入量按與2-(4-氨基)-6-氨基-4(3H)喹唑啉的摩 爾比為5∶1～1∶1。

步驟A中加入的二酐為均苯四甲酸二酐(PMDA)、3，3’，4，4’-二苯甲醚四酸 二酐(ODPA)、3，3’，4，4’-二苯甲酮四酸二酐(BTDA)或3，3’，4，4’-聯苯四甲酸 二酐(BPDA)中的至少一種。

步驟B中所用的溶劑為二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)或N-甲基 吡咯烷酮。

步驟C中所采用的濕法工藝時凝固浴可以是水，甲醇，乙醇，乙二醇，丙酮， 甲苯，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)，N-甲基吡咯烷酮， 二甲基亞砜(DMSO)等其中的一種或幾種的混合溶劑。

步驟C中所采用的熱亞胺化工藝為梯度溫度熱亞胺化工藝。