[發(fā)明專利]聚酰亞胺纖維的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510675809.9
• 申請日: 2015-10-19
• 公開（公告）號: CN106591998B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設計）人: 崔晶;孫旭陽;陳雪;周文樂;劉京妮
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: D01F6/74
• 分類號: D01F6/74;D01D1/02;D01D5/00;D01D10/00;D01D1/10;D01D5/096;D01D10/02
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本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺纖維的制備方法，主要解決現(xiàn)有技術中存在采用兩步法制備聚酰亞胺纖維時，聚酰胺酸溶液粘度不穩(wěn)定以及分子量過高、粘度過大而造成過濾困難紡絲不穩(wěn)定的問題。本發(fā)明通過采用聚酰亞胺纖維的制備方法，包括如下步驟：將聚合原料二胺、溶劑和調節(jié)劑加入反應器，在氮氣保護下溶解，在?10～40℃下加入四羧酸二酐反應2～10小時得到聚酰胺酸原液，原液經(jīng)減壓脫除氣泡后，經(jīng)過過濾得到聚酰胺酸紡絲原液，原液采用干噴濕紡的方式進行紡絲，經(jīng)凝固、水洗、上油、干燥致密化后收得原絲，將原絲經(jīng)過亞胺化、熱牽伸后可以得到高致密性、高強度的聚酰亞胺纖維的技術方案較好的解決了該問題，可用于聚酰亞胺纖維的工業(yè)生產(chǎn)中。

技術領域

本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺纖維的制備方法。

背景技術

聚酰亞胺纖維作為高性能纖維的一個品種，因其大分子主鏈中有大量含氮五元雜環(huán)、苯環(huán)等，而且芳環(huán)中的碳和氧以雙鍵相連，再加上芳雜環(huán)產(chǎn)生共軛效應，使主鏈鍵能大，分子間作用力也大。這樣，當聚酰亞胺纖維受到高能輻射時，纖維大分子吸收的能量很難大于使分子鏈斷裂所需的能量，而使纖維表現(xiàn)出許多優(yōu)良的性能，除具有高強高模的特點外，還具有優(yōu)良的耐熱性能、介電性能、耐低溫性能、耐輻射性能等特點，使得它可在航空航天、電氣絕緣、原子能工業(yè)、國防建設、環(huán)境產(chǎn)業(yè)、防護產(chǎn)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等條件非常嚴酷的領域中得到廣泛的應用，尤其是在一些高尖端領域。

聚酰亞胺纖維可以通過聚酰胺酸由兩步法制得或通過聚酰亞胺由一步法制得，所以其聚合工藝包括聚酰胺酸的聚合和聚酰亞胺的聚合。一步法是單體不經(jīng)由聚酰胺酸而直接聚合成PI。主要缺點是采用酚類溶劑，毒性大，要得到較高力學性能的聚酰亞胺纖維比較困難。因此，二步法紡制聚酰亞胺纖維是研制聚酰亞胺纖維以來一直普遍使用的方法。其合成方法是二酐和二胺在相對較低的溫度下逐步聚合形成可溶性的聚酰胺酸溶液，第一步是將聚酰胺酸的濃溶液經(jīng)濕法或干濕法噴絲得到聚酰胺酸纖維,第二步是將第一步紡制的聚酰胺酸纖維再通過加熱脫水環(huán)化(亞胺化反應)形成聚酰亞胺纖維，或加入催化劑脫水環(huán)化得到聚酰亞胺纖維。

為了得到性能優(yōu)異的聚酰亞胺纖維，就要選擇性能優(yōu)異的紡絲原液體系。而性能優(yōu)良的聚酰胺酸原液應當具備以下性能：適中的分子量、適當?shù)恼扯取⒘己玫目杉徯缘取＞埘０匪崛芤涸诰酆线^程中往往將二胺與四酸二酐進行等當量配比，采用傳統(tǒng)的一次性投料的方法，由于聚合速度過快，聚合產(chǎn)生的熱量在短時間內不易擴散，容易引起局部凝膠，從而造成最終聚合物溶液粘度控制不穩(wěn)定，粘度過大等問題。這種高粘度溶液一方面會使聚合所需攪拌功率增大，增加設備能耗，另一方面不利于紡絲成型，因此，大多數(shù)人都采用高溫靜置的方法使溶液部分降解來達到可紡粘度范圍。此外，如日本公開專利號：1982-131248中所述，也可以通過在聚合物溶劑中添加水，通過水解二酐單體而形成羧酸基來對聚合物分子鏈進行封端，從而達到控制聚合物溶液粘度的目的。雖然，在這種聚合方式中二胺類和四羧酸二酐類單體總的摩爾量相等，但在這種方法中由于二胺類單體和四羧酸二酐類單體之間的反應與水和四羧酸二酐類單體之間的反應屬于競爭性反應，二酐單體的水解程度無法控制，從而導致在聚合過程中聚合物溶液的粘度很難控制穩(wěn)定。

發(fā)明內容

本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺纖維的制備方法，主要解決現(xiàn)有技術中存在采用兩步法制備聚酰亞胺纖維時，聚酰胺酸溶液粘度不穩(wěn)定以及分子量過高、粘度過大而造成過濾困難紡絲不穩(wěn)定的問題。該方法所制備的聚酰胺酸溶液具有合適的紡絲粘度，溶液中凝膠較少以及粘度穩(wěn)定,能更好的適用于聚酰亞胺纖維紡絲工藝的優(yōu)點。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下：一種聚酰亞胺纖維的制備方法，包括以下步驟：

(1)原液制備：將聚合原料二胺、溶劑加入反應器，在與惰性氣體保護下溶解，在-10～40℃溫度下加入四羧酸二酐反應2～10小時得到紡絲原液，原液經(jīng)減壓脫除氣泡后，經(jīng)過濾得到聚酰胺酸紡絲原液，紡絲原液固含量為5％～30％，特性粘度為1.3～2.5dL/g，25℃時的表觀粘度為50～250Pa·S，紡絲原液溫度為0～40℃；