[發明專利]一種黑色系聚酰亞胺納米纖維長絲紗線及其批量化制備方法

有效

• 申請號: 201810914746.1
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN109056102B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 歐陽文;付饒;侯豪情;潘萍萍;謝冬;杜晶
• 申請（專利權）人: 長春高琦聚酰亞胺材料有限公司
• 主分類號: D01F6/94
• 分類號: D01F6/94;D01F1/10;D01F11/08;D01D1/02;D01D5/00;D02G3/02;D01D5/12
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 于曉慶

一種黑色系聚酰亞胺納米纖維長絲紗線及其批量化制備方法，屬于化學纖維染色技術領域，解決了目前在黑色聚酰亞胺纖維的制備過程中存在的炭黑顆粒或碳納米管在聚酰胺酸原液中分散難從而導致的靜電紡絲難于連續化進行的問題。本發明的一種黑色系聚酰亞胺納米纖維長絲紗線，通過在聚酰胺酸紡絲原液中混入易碳化可溶性聚合物，得到均相的聚酰胺酸紡絲液；通過靜電紡絲工藝、亞胺化處理、低溫碳化、熱牽伸、加捻得到黑色系聚酰亞胺納米纖維長絲紗線，其斷裂強度大于3.0cN/dtex，耐水洗牢度5級，耐日曬牢度6級。本發明的黑色系聚酰亞胺納米纖維長絲紗線具有色澤均勻、色牢度高、無色差、粗細均勻、力學性能優異等特點。

技術領域

本發明屬于化學纖維染色技術領域，具體涉及一種黑色系聚酰亞胺納米纖維長絲紗線及其批量化制備方法。

背景技術

聚酰亞胺纖維是一種綜合性能最佳的高性能纖維，其在多方面都顯示其優異的性能，在高溫防護、民用服裝等領域有廣泛的應用前景。但大多數芳香族聚酰亞胺由于存在高度共軛結構和/或分子間形成電荷轉移絡合物使其在可見光區域有強烈的吸收而呈金黃色或深棕色，導致其常規的纖維染色方法很難對其成品進行染色，目前仍是新型纖維染色研究的熱點。

到目前為止，已有許多有關聚酰亞胺纖維染色研究的報道，其中主要的方法是在其前驅體聚酰胺酸紡絲原液中加入分散染料。聚酰亞胺最主要的制備方法是由聚酰胺酸熱亞胺化得到，一般的有機黑色染料在熱亞胺化過程中會分解失色或變成其他顏色。所以，目前黑色聚酰亞胺纖維的制備一般是加入炭黑顆粒或碳納米管來成色。但由于炭黑顆粒間或碳納米管間有較大的范德華力以及巨大的表面能，易團聚，在紡絲原液中分散性不好，容易引起色差及降低聚酰亞胺纖維的力學性能。靜電紡絲是目前制備納米纖維的最有效方法之一，由于納米纖維直徑超細，如果炭黑顆粒過大，或炭黑顆粒，碳納米管在紡絲原液中分散不好，嚴重影響其電紡過程，同時嚴重影響其納米纖維的強度，難以形成連續的納米纖維和長絲紗線。

發明內容

為了解決目前在黑色聚酰亞胺纖維的制備過程中存在的炭黑顆粒或碳納米管在聚酰胺酸原液中分散難從而導致的靜電紡絲難于連續化進行的問題，本發明提供一種黑色系聚酰亞胺納米纖維長絲紗線及其批量化制備方法。

本發明為解決技術問題所采用的技術方案如下：

本發明的一種黑色系聚酰亞胺納米纖維長絲紗線，通過在聚酰胺酸紡絲原液中混入易碳化可溶性聚合物，得到均相的聚酰胺酸紡絲液；通過靜電紡絲工藝、亞胺化處理、低溫碳化、熱牽伸、加捻得到黑色系聚酰亞胺納米纖維長絲紗線，其斷裂強度大于3.0cN/dtex，耐水洗牢度5級，耐日曬牢度6級。

本發明還提供了一種黑色系聚酰亞胺納米纖維長絲紗線的制備方法，主要包括以下步驟：

(1)將易碳化可溶性聚合物和二胺單體溶解在極性溶劑中，再按二酐單體與二胺單體摩爾比為(0.95～1.05):1的比例向其中加入二酐單體，得到含易碳化可溶性聚合物的聚酰胺酸紡絲液；

(2)將含有易碳化可溶性聚合物的聚酰胺酸紡絲液通過靜電紡絲工藝制備成聚酰胺酸納米纖維；

(3)利用大滾筒將聚酰胺酸納米纖維在導電區域收集成聚酰胺酸納米纖維帶，所述大滾筒中的導電區域與絕緣區域間隔平行排布；

(4)將聚酰胺酸納米纖維帶通過剝離裝置進行剝離處理得到聚酰胺酸納米纖維束；

(5)將聚酰胺酸納米纖維束通過鏈式管式爐同時進行亞胺化和易碳化組份低溫碳化處理得到黑色系聚酰亞胺納米纖維帶；

(6)將黑色系聚酰亞胺納米纖維帶通過牽伸裝置進行熱牽伸處理得到高度取向的黑色系聚酰亞胺納米纖維長絲束；

(7)將黑色系聚酰亞胺納米纖維長絲束通過加捻裝置進行加捻處理得到黑色系聚酰亞胺納米纖維長絲紗線。