[發明專利]一種聚酰亞胺異形纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201110166264.0
• 申請日: 2011-06-20
• 公開（公告）號: CN102277647A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 張清華;徐圓;許千;趙陳嘉;夏清明;陳大俊
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D01F6/74
• 分類號: D01F6/74;D01F6/78;D01D5/04;D01D5/253;C08G73/10
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬于聚酰亞胺纖維的制備領域，特別涉及一種聚酰亞胺異形纖維的制備方法。

背景技術

作為一種高技術纖維，聚酰亞胺纖維材料具有良好的化學穩定性能、優異的熱機械性能和突出的耐輻照性能，已經成為工業開發的熱點品種?？紤]到聚酰亞胺很難熔融，一般情況下聚酰亞胺纖維只能通過干法或者濕法(干濕法)來制備。聚酰亞胺纖維濕法紡絲工藝的研究已經進行了很多年，它可以分為一步法和兩步法兩種路線。兩步法路線是指采用聚酰胺酸作為紡絲溶液進行濕法紡絲，將制得的聚酰胺酸纖維環化之后即得到聚酰亞胺纖維，其代表性的專利如日本公開特許公報JP3287315，JP4018115。一步法紡絲則是直接采用聚酰亞胺溶液進行紡絲，不需環化即可得到聚酰亞胺纖維，其代表性專利包括美國專利US4370290，US5378420，US3985934以及中國專利ZL.02112048.X。由于聚酰亞胺剛性結構與溶劑選擇之間的矛盾，其中只有基于美國專利US3985934之上的P84纖維成功實現了商業化，據報道其纖維的截面呈不規則的三葉形。

與濕紡相比，干紡是一種生產效率更高的紡絲方法，但目前為止通過干紡制備聚酰亞胺纖維的報道比較少。美國專利US3415782、US4640972公開了一種通過將聚酰胺酸溶液干紡首先得到前軀體纖維，之后將其環化得到聚酰亞胺纖維的工藝路線，遺憾的是這種工藝路線并沒有得到進一步的研究探索并實現工業化，而且這些專利中沒有涉及聚酰亞胺異形纖維或者用于制造這種異形纖維的工藝路線的報道。我們前期申請的有關聚酰亞胺纖維干法紡絲的專利200610116652.7公開了該纖維的制備工藝，但沒有涉及異形纖維的制備方法。聚酰亞胺異形纖維對于高效阻隔或過濾高溫、酸性粉塵等物質具有更加明顯的效果，美國專利US4801502采用一步法直接將聚酰亞胺溶液紡制成異形纖維，但為解決聚合物的溶解性，使用了酮酐和二異氰酸酯為單體，不僅成本大幅提高、纖維的性能有所降低，而且缺乏對控制纖維異形度的描述。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種聚酰亞胺異形纖維的制備方法，該方法生產效率高，步驟簡單，可操作性強，溶劑揮發更加方便，能夠實現對聚酰亞胺纖維異形度的控制。

本發明的一種聚酰亞胺異形纖維的制備方法，包括：

(1)將二酐單體和二胺單體加入非質子極性溶劑中，于-10℃～50℃聚合反應16～30h得聚酰胺酸溶液；

(2)將上述聚酰胺酸溶液經真空脫泡、過濾，由噴絲板擠入干法紡絲甬道，在甬道中脫出溶劑成形，卷繞得到初生纖維；其中，噴絲板中的噴絲孔由不連續的毛細孔組成，其斷面形狀為具有對稱中心的異形形狀；甬道的熱風溫度為170～300℃，甬道長度8-12m，卷繞速度100～1000m/min；

(3)將上述初生纖維由摩擦輥牽引經過100～350℃的熱箱，熱處理后即得斷面異形的聚酰亞胺纖維。

所述步驟(1)中的二酐單體為

中的一種或兩種。

所述步驟(1)中的二胺單體為

中的一種或兩種。

所述步驟(1)中的非質子極性溶劑為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(NMP)、二甲亞砜(DMSO)中的一種或幾種。

所述的二酐單體和二胺單體摩爾比為0.99∶1.01。

所述步驟(1)中的聚酰胺酸的質量百分比濃度為15～30％。

所述步驟(1)中的聚合反應溫度為-5℃。

所述步驟(2)中的噴絲板中噴絲孔的斷面形狀為橢圓形、梯形、長方形或弧形，組成一個噴絲孔的毛細孔數為3～5。

所述噴絲孔的截面為三葉橢圓形噴絲孔時中心距為0.02～0.08mm，葉寬為0.08～0.3mm，葉長為0.08～0.3mm。

所述噴絲孔的截面為三葉梯形噴絲孔時葉間距為0.02～0.1mm，葉寬為0.2～0.5mm，葉長為0.08～0.2mm，梯度為0.03～0.08mm。

所述噴絲孔的截面為三葉長方形噴絲孔時葉間距為0.02～0.1mm，葉寬為0.2～0.5mm，葉長為0.08～0.2mm。

所述噴絲孔的截面為三葉弧形噴絲孔時中心距為0.02～0.1mm，葉寬為0.03～0.3mm。