[發明專利]高強高斷裂伸長率聚酰亞胺纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 201910633133.5
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN112226842B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 陳雪;崔晶;孫旭陽;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;C08G73/10
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本發明涉及一種高強高斷裂伸長率聚酰亞胺纖維及其制備方法。主要解決現有技術中存在高強型聚酰亞胺纖維成本高，斷裂伸長率普遍較低，不利于編織的問題。本發明采用一種聚酰亞胺纖維，其分子鏈中包含式(I)、式(II)結構單元，其中，Ar選自含有至少一個碳六元環的四價芳香族殘基中的至少一種；m、n分別為相應結構單元在所述聚酰亞胺纖維分子鏈中的摩爾數，m:n＝1～3.95:1的技術方案，較好地解決了該問題，可用于聚酰亞胺纖維的工業生產中。

技術領域

本發明涉及一種高強高斷裂伸長率聚酰亞胺纖維及其制備方法。

背景技術

聚酰亞胺纖維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。

在當前聚酰亞胺(PI)制備工藝中，兩步合成法是最為廣泛采用的合成方法。即首先在攪拌的適當溶劑中先后加入二胺和二酐單體，此時通過低溫縮合聚合反應制備獲取聚酰胺酸(PAA)溶液。制備PI纖維時，PAA溶液經過過濾和脫泡過程通過噴絲板形成聚合物溶液絲條，經過凝固浴形成初生纖維，經水洗和各階段高溫酰亞胺化過程，最后纏繞收卷。

目前高強高模型聚酰亞胺纖維主要通過在聚合過程中添加特殊單體，提高纖維強度和模量，應用在航空航天等高端領域，存在成本高難以打開民用市場，斷裂伸長率普遍較低，不利于編織的問題。

發明內容

本發明主要解決的技術問題之一是現有技術中存在高強型聚酰亞胺纖維成本高，斷裂伸長率普遍較低，不利于編織的問題。提供一種高強高斷裂伸長率的聚酰亞胺纖維，通過調整聚合單體的結構和比例得到高強度、伸長率高的PI纖維，原料來源廣泛，降低了生產成本。

本發明所要解決的技術問題之二是提供一種與解決技術問題之一相對應的高強高斷裂伸長率的聚酰亞胺纖維的制備方法。

本發明所要解決的技術問題之三是提供一種與解決技術問題之一相對應的高強高斷裂伸長率的聚酰亞胺纖維的應用方法。

為了解決上述技術問題之一，本發明采用的技術方案如下：一種聚酰亞胺纖維，其分子鏈中包含如下結構單元：

其中，Ar選自含有至少一個碳六元環的四價芳香族殘基中的至少一種；m、n分別為相應結構單元在所述聚酰亞胺纖維分子鏈中的摩爾數，m:n＝(1～3.95):1。

上述技術方案中，所述式(I)結構單元優選為式(III)所示結構，式(II)結構單元優選為式(IV)所示結構：

其中，Ar優選選自中的一種或兩種以上。

上述技術方案中，所述聚酰亞胺纖維斷裂強力優選大于2.0GPa，斷裂伸長率優選為5％-10％。

為了解決上述技術問題之二，本發明采用的技術方案為：一種高強高斷裂伸長率的聚酰亞胺纖維的制備方法，包括以下步驟：

(a)將A摩爾的對苯二胺和B摩爾的二氨基二苯醚溶解于有機溶劑中，再將X摩爾單體Q加入到二胺溶液中，得到單體Q、苯二胺、二氨基二苯醚共聚形成的聚酰胺酸溶液；其中，A、B、X、滿足1≤A/B≤3.95，0.98≤X/(A+B)≤1.05，單體Q為芳香族有機四酸二酐；

(b)將聚酰胺酸溶液經脫泡、過濾后，采用濕法或干濕法紡絲工藝進行紡絲，經凝固、水洗、上油、干燥致密化、亞胺化、熱定型后，得到所述的聚酰亞胺纖維。

上述技術方案中，所述聚酰亞胺纖維斷裂強力大于2.0GPa，模量在40GPa-80GPa之間，斷裂伸長率在5％-10％之間。