[發明專利]聚酰亞胺納米纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201710961381.3
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN109666979B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 陳雪;崔晶;孫旭陽;劉京妮;陳大為
• 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;C08G73/10;D01D1/10;D01D5/00
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本發明涉及一種聚酰亞胺納米纖維的制備方法，主要解決現有技術中存在采用兩步法制備聚酰亞胺納米纖維時，聚酰胺酸溶液分子量分布寬，凝膠粒子多導致靜電紡絲時聚酰亞胺納米纖維直徑均一性差、容易形成珠狀物的問題。本發明采用一種聚酰亞胺納米纖維的制備方法，包括以下步驟：將X摩爾二胺溶解于有機溶劑中，Y摩爾二酐加入進行反應得到預聚體溶液1；將Z摩爾二胺溶解于有機溶劑中，K摩爾二酐加入進行反應得到預聚體溶液2；將預聚體溶液2加入到預聚體溶液1，得到聚酰胺酸溶液；將所述聚酰胺酸溶液經脫泡、過濾后，進行靜電紡絲、亞胺化，得到均勻的聚酰亞胺納米纖維的技術方案，較好地解決了該問題，可用于聚酰亞胺納米纖維的連續化生產。

技術領域

本發明涉及一種聚酰亞胺納米纖維的制備方法

背景技術

聚酰亞胺(PI)作為一種高性能工程塑料，因其具有優良的耐熱性能、介電性能、耐低溫性能、耐輻射性能等特點，廣泛應用于航空航天、電氣絕緣、原子能工業、國防建設、環境產業、防護產業、醫療衛生等條件嚴酷的領域中。

靜電紡絲技術是一種簡單經濟地制備細纖維的方法。靜電紡絲法制備的聚酰亞胺納米纖維不僅保留了聚酰亞胺材料的眾多優異性能，所得納米纖維還具有直徑分布較廣，納米纖維膜比表面積大、孔隙多和孔徑小，具有良好的過濾性、吸附力、物理(熱、光、電磁等)性質等優勢。因此PI納米纖維膜在過濾、電子材料吸附材料、組織工程支架、聚合物電池隔膜以及納米纖維材料的復合等方面具有潛在的應用價值。

靜電紡絲制備P I納米纖維通常采用兩步法：首先將聚酰胺酸溶液利用靜電紡絲技術得到聚酰胺酸(PAA)纖維，然后采用熱轉化或化學轉化將PAA亞胺化，脫水環化生成PI纖維膜。

聚合物溶液的品質直接影響到聚酰亞胺納米纖維的收絲情況。在這個過程中，現有技術存在聚酰胺酸溶液分子量分布寬，凝膠粒子多導致靜電紡絲時聚酰亞胺納米纖維直徑均一性差、容易形成珠狀物的問題。

發明內容

本發明主要解決現有技術存在聚酰胺酸溶液分子量分布寬，凝膠粒子多導致靜電紡絲時聚酰亞胺納米纖維直徑均一性差、容易形成珠狀物的問題。提供一種聚酰亞胺納米纖維的制備方法，通過特殊的聚合物加料方式和無針電紡技術，得到的納米纖維平均直徑在50～2000nm，直徑標準差小于25nm，均一性好，沒有珠狀物出現，紡絲效率高，能夠連續化生產的優點。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：一種聚酰亞胺納米纖維的制備方法，包括以下步驟：

(a)將X摩爾的二胺溶解于有機溶劑中，Y摩爾的二酐加入到二胺溶液中進行反應得到預聚體溶液1；將Z摩爾的二胺溶解于有機溶劑中，K摩爾的二酐加入到二胺溶液中進行反應得到預聚體溶液2；將預聚體溶液2加入到預聚體溶液1中，得到聚酰胺酸溶液；其中，X、Y、Z、K滿足0.5≤Y/X≤0.98，1.02≤K/Z≤2.0；

(b)將所述聚酰胺酸溶液經脫泡、過濾后，采用無針電紡技術進行靜電紡絲，得到聚酰胺酸納米纖維；

(c)再將聚酰胺酸納米纖維進行亞胺化，得到均勻的聚酰亞胺納米纖維。

上述技術方案中，所述聚酰胺酸溶液由凝膠滲透色譜法測定的分子量分布優選為1.2-1.5；將聚酰胺酸溶液通過2μm的玻纖濾膜后，將濾膜在紫外線熒光燈照射下無異物產生。

上述技術方案中，所述脫泡優選真空靜置的方式。

上述技術方案中，所述的過濾方式為多道過濾，過濾精度優選為2-8μm，逐道增加過濾精度。

上述技術方案中，所述靜電紡絲技術為無針電紡技術，靜止線型電極系統將紡絲電極簡化為單根電極絲，高壓靜電紡絲裝置的封閉式儲槽的不斷移動即可以實現將溶液源源不斷的提供給紡絲電極，保證紡絲過程的連續性。

上述技術方案中，所述靜電紡絲工藝條件為電壓10～60KV，優選20～40KV,接受屏距離為10～55cm，優選20～40cm。