[發(fā)明專(zhuān)利]一種聚酰胺-酰亞胺共聚纖維的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011083897.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112251825B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王進(jìn);甘順昌;楊海洋;曹凱凱;楊佑;劉含茂
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): D01D5/06
• 分類(lèi)號(hào): D01D5/06;D01D1/02;D01D5/14;D01D5/12;D01F6/78;C08G73/14
• 代理公司: 長(zhǎng)沙朕揚(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 楊斌

本發(fā)明涉及一種聚酰胺?酰亞胺共聚物纖維的制備方法，屬于紡絲纖維技術(shù)領(lǐng)域，包括(1)將偏苯三酸酐和二酐單體溶解在非質(zhì)子的極性溶劑中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，低溫?cái)嚢璧玫交旌先芤海环峙尤攵郊淄槎惽杷狨误w，逐步升溫至130?180℃，得到共聚改性的聚酰胺?酰亞胺紡絲原液；(2)將聚酰胺?酰亞胺紡絲原液經(jīng)過(guò)真空脫泡處理、過(guò)濾后，通過(guò)噴絲板，進(jìn)入一級(jí)凝固浴，得到初生纖維，然后通過(guò)二級(jí)凝固浴、熱水牽伸、水洗、烘干、上油、干熱拉伸、熱定型、冷卻上油及收卷得到聚酰胺?酰亞胺共聚纖維。本發(fā)明的制備方法工藝簡(jiǎn)單，中間酸易于存儲(chǔ)，制備得到的聚酰胺?酰亞胺共聚物纖維具有強(qiáng)度高，耐紫外老化性能優(yōu)秀的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于紡絲纖維技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種共聚改性聚酰胺酰亞胺纖維的制備方法。

背景技術(shù)

高性能纖維因其具有髙強(qiáng)度、高模量和耐髙溫等特性，被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈等航空、航天器具以及汽車(chē)、船舶、防彈衣、滑雪板等領(lǐng)域。其中，芳香族聚酰胺纖維是高性能纖維的典型代表，如杜邦公司的芳香族聚酰胺Kevlar纖維、日本帝人的Technora纖維、俄羅斯的Armos纖維等都屬于此類(lèi)。盡管針對(duì)芳香族聚酰胺纖維的研究一直在不斷深入，但是其耐紫外性能差的問(wèn)題并沒(méi)有得到明顯改善，在戶外自然光的照射時(shí)間一年的條件下，其纖維拉伸強(qiáng)度會(huì)下降20～40％，這限制了其在臭氧濃度高、紫外輻射嚴(yán)重的等復(fù)雜環(huán)境下的使用。聚酰亞胺纖維的耐熱性和耐紫外性能高于聚酰胺，但其溶解性能和拉伸強(qiáng)度較弱，機(jī)械性能方面難以滿足一些高強(qiáng)度應(yīng)用的要求。

聚酰胺酰亞胺(簡(jiǎn)稱(chēng)PAI)，其分子主鏈上同時(shí)含有耐熱的酰亞胺基團(tuán)和柔性的酰胺基團(tuán)，結(jié)合了聚酰胺和聚酰亞胺的優(yōu)異性能，具有良好的尺寸穩(wěn)定性、耐輻照性能、機(jī)械性能及化學(xué)穩(wěn)定性。借助于共聚反應(yīng)的原理和方法，設(shè)計(jì)合成改性的芳香族聚酰胺纖維，即聚酰胺酰亞胺纖維，可極大提升纖維的耐紫外老化性能和機(jī)械性能。

專(zhuān)利CN105239188B提出一種通過(guò)共聚合的方法改善芳香族聚酰胺的溶解性，且無(wú)需添加氯化鈣/氯化鋰等助溶劑，可得到用于直紡的聚合物原液。但是該法屬于低溫聚合，室溫及空氣濕度對(duì)其影響很大，中間體聚酰胺酸存在不易存儲(chǔ)，且初生纖維需在360℃以上的高溫進(jìn)行環(huán)化熱處理，工藝較為復(fù)雜。專(zhuān)利CN102677225A公開(kāi)了一種芳香族聚酰胺/芳香族聚酰亞胺共混纖維的制備方法，獲得了一種兼?zhèn)浞枷阕寰埘０防w維的高力學(xué)強(qiáng)度和聚酰亞胺纖維高耐紫外的高強(qiáng)高模高耐紫外性能的纖維，但工藝中在N,N-二甲基乙酰胺溶劑中添加氯化鋰或氯化鈣組成復(fù)合溶劑，這種方法得到的聚合物原液中含有大量的無(wú)機(jī)鹽離子，會(huì)影響纖維的成型過(guò)程和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)；而且在傳統(tǒng)的濕法紡絲制備出初生纖維后，需經(jīng)過(guò)水洗方式除去殘留的助溶劑，使工藝復(fù)雜，制造成本較高，而且會(huì)造成水質(zhì)污染等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服以上背景技術(shù)中提到的中間酸存儲(chǔ)、高低溫聚合和高溫?zé)狨啺坊瘞?lái)的工藝復(fù)雜性、以及纖維的耐紫外老化性能和機(jī)械性能不足等問(wèn)題，提供一種高性能聚酰胺-酰亞胺共聚纖維的制備方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種聚酰胺-酰亞胺共聚纖維的制備方法，包括以下步驟：

(1)將偏苯三酸酐和二酐單體溶解在非質(zhì)子的極性溶劑中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，低溫?cái)嚢璧玫交旌先芤海环峙尤攵郊淄槎惽杷狨误w，逐步升溫至130-180℃，得到共聚改性的聚酰胺-酰亞胺紡絲原液；

(2)將步驟(1)得到的聚酰胺-酰亞胺紡絲原液經(jīng)過(guò)真空脫泡處理、過(guò)濾后，通過(guò)噴絲板，進(jìn)入一級(jí)凝固浴，得到初生纖維，然后通過(guò)二級(jí)凝固浴、熱水牽伸、水洗、烘干、上油、干熱拉伸、熱定型、冷卻上油及收卷得到聚酰胺-酰亞胺共聚纖維。

優(yōu)選的，所述制備方法的步驟(1)中，二酐單體為均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-聯(lián)苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯醚四甲酸二酐或3,3’,4,4’-二苯酮四甲酸二酐其中的一種。本發(fā)明的制備方法，通過(guò)加入二酐類(lèi)單體，在分子鏈中生成酰亞胺環(huán)，可以有效提升聚酰胺酰亞胺纖維的強(qiáng)度和耐紫外老化性能。