專利名稱：：一種聚酰亞胺纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬高分子纖維的制備領(lǐng)域，特別是涉及一種聚酰亞胺纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
：聚酰亞胺纖維不僅具有高強(qiáng)高模的特征，而且與其他高性能纖維相比，具有更好的熱氧化穩(wěn)定性，非常強(qiáng)的耐酸腐蝕性，優(yōu)異的耐輻射性和阻燃性能。極有可能在航空航天、原子能工業(yè)、空間環(huán)境、救險(xiǎn)需要以及在高溫、放射性、有機(jī)氣體或液體的過(guò)濾、隔火氈、防火阻燃服裝等領(lǐng)域使用。現(xiàn)有聚酰亞胺纖維的制備方法一般有以下幾種一是熔融紡絲法，就是將溶液低溫縮聚所得到的聚酰胺酸經(jīng)水/甲醇沉析出來(lái)，洗滌、過(guò)濾、烘千、熱酰亞胺化處理后得到聚酰亞胺粉末，再采用通用的單螺桿紡絲機(jī)械進(jìn)行熔融紡絲，加工溫度大約為340-36(TC。如US5840828,W9800590和JP2000129535都公開(kāi)了此方法。其優(yōu)勢(shì)是紡絲機(jī)械設(shè)備成熟，但由于合成的熱塑性聚酰亞胺分子量不高，得到的聚酰亞胺纖維力學(xué)性能較差。二是兩步法溶液紡絲，采用常見(jiàn)的非質(zhì)子極性溶劑(如NMP，DMAc)、二胺、二酐在低溫下縮聚生成聚酰胺酸原液，直接進(jìn)行紡絲，原絲經(jīng)洗滌、干燥、高溫?zé)醽啺坊?250—350°C)，得到聚酰亞胺纖維。如國(guó)家發(fā)明專利ZL200610024791.7，日本公開(kāi)特許公報(bào)JP3287815，JP4018115均采用兩步法。由于聚酰胺酸溶解性較好，因此兩步法工藝很好地解決了聚酰胺酸纖維生產(chǎn)過(guò)程中溶劑的選擇性難題。但是該工藝也明顯存在其局限性，因?yàn)榫埘０匪崂w維在高溫?zé)狨啺坊^(guò)程中，有小分子水釋放出，所以很難避免酰亞胺化過(guò)程中纖維微孔的形成，得到的聚酰亞胺纖維力學(xué)強(qiáng)度一般不高。三是一步法溶液紡絲，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是采用聚酰亞胺溶液進(jìn)行紡絲，經(jīng)熱拉伸后得到聚酰亞胺纖維。其優(yōu)點(diǎn)在于紡制的原絲無(wú)需再進(jìn)行酰亞胺化，從而可有效地避免兩步法工藝中因水分子釋放所造成的纖維微孔問(wèn)題，一般得到的聚酰亞胺纖維的力學(xué)性能較高。主要缺點(diǎn)是采用酚類溶劑，毒性較大。國(guó)家發(fā)明專利ZL02112048,X,美國(guó)專利US4370290,US5378420均采用一步法制備聚酰亞胺纖維。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種聚酰亞胺纖維的制備方法，該制備方法生產(chǎn)控制靈活、簡(jiǎn)便，工藝成熟，制造成本較低，有利于工業(yè)化生產(chǎn)，該方法制備的聚酰亞胺纖具有較高的力學(xué)性能。本發(fā)明的一種聚酰亞胺纖維的制備方法，包括3(1)紡絲所用聚酰亞胺溶液的制備以固態(tài)聚酰亞胺為原料，烘千后，邊攪拌邊加入到非質(zhì)子性極性溶劑中，在低于80'C的溫度下密封攪拌，使之溶解均勻，配成濃度為6-18wt。/。的聚酰亞胺溶液；(2)聚酰亞胺纖維的紡絲成型將步驟(1)制備的聚酰亞胺溶液采用濕法紡絲成型，工藝路線為原液De存槽一紡絲計(jì)量泵一紡絲組件一凝固浴一第一牽伸機(jī)一牽伸浴一第二牽伸機(jī)一水洗浴—第三牽伸機(jī)一上油一巻繞；其中噴絲孔數(shù)為6-200孔，噴絲孔直徑為0.06-lmm，凝固浴溫度為10-40'C，凝固浴為非質(zhì)子性極性溶劑與水按體積比0.5—4:1配成的溶液，牽伸浴的溫度為40-80°C,牽伸浴為非質(zhì)子極性溶劑與水按體積比0—0.7:l配成的溶液，水洗浴的溫度為60-90。C，第一牽伸機(jī)的紡絲速度為2-5m/min，牽伸比為1.21-2.58;(3)聚酰亞胺纖維的熱拉伸將步驟(2)制得的聚酰亞胺初生纖維進(jìn)行熱拉伸，控制拉伸溫度320-45(TC，拉伸倍數(shù)為1.2-3，即得。所述步驟(1)中的非質(zhì)子性極性溶劑為二甲基乙酰胺DMAc、N-甲基吡咯烷酮麵P或二甲基甲酰胺DMF。本發(fā)明將聚酰亞胺直接溶于非質(zhì)子性極性溶劑進(jìn)行紡絲，紡制的原絲無(wú)需再進(jìn)行酰亞胺化，從而可有效地避免兩步法溶液紡絲工藝中因水分子釋放所造成的纖維微孔問(wèn)題；同時(shí)，在紡絲溶劑和凝固浴均采用非質(zhì)子性極性溶劑，克服了一步法溶液紡絲生產(chǎn)過(guò)程中溶劑選擇困難，以及毒性較大的問(wèn)題。有益效果(1)本發(fā)明的制備方法將聚酰亞胺直接溶于非質(zhì)子性極性溶劑紡絲，減少了環(huán)境污染，并且生產(chǎn)控制靈活、簡(jiǎn)便，工藝成熟，制造成本較低，有利于工業(yè)化生產(chǎn)；(2)該方法制備的聚酰亞胺纖具有較高的力學(xué)性能。圖1為濕法紡絲成型工藝路線；其中，l-原液貯存槽；2-紡絲計(jì)量泵；3-紡絲組件；4-凝固浴；5-第一牽伸機(jī)；6-牽伸??；7-第二牽伸機(jī)；8-水洗?。?-第三牽伸機(jī)；10-巻繞機(jī)。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)4人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。實(shí)施例1稱取20g聚酰亞胺，烘干，加入DMAc，40'C下密封攪拌溶解72小時(shí)，配成濃度為6wt。/。的聚酰亞胺溶液，釆用圖l.所示的濕法紡絲成型工藝路線紡絲。紡絲計(jì)量泵將紡絲溶液精確計(jì)量后，經(jīng)紡絲組件進(jìn)入凝固浴中。噴絲孔數(shù)為6孔，噴絲孔直徑為lmm。凝固浴溫度為28。C,凝固浴為DMAc與水的混合物，DMAc的濃度為50%。牽伸浴的溫度為80°C，為純水。水洗浴的溫度為卯。C。紡絲速度為3.2m/min，牽伸比為1.52。得到聚酰亞胺初生纖維。實(shí)施例2—5紡絲過(guò)程與實(shí)施例l相同，其他條件見(jiàn)表l。表1紡絲工藝條件<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例6將實(shí)施例1中得到的聚酰亞胺初生纖維進(jìn)行熱拉伸溫度32(TC，拉伸倍數(shù)為1.4，即可以得到聚酰亞胺纖維。所得聚酰亞胺纖維的斷裂強(qiáng)度為1.07GPa，斷裂伸長(zhǎng)率為5.2%，初始模量為98GPa。實(shí)施例7-12熱拉伸過(guò)程與實(shí)施例7相同，其他條件見(jiàn)表2。表2聚酰亞胺纖維的熱拉伸工藝條件<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1.一種聚酰亞胺纖維的制備方法，包括(1)紡絲所用聚酰亞胺溶液的制備以固態(tài)聚酰亞胺為原料，烘干后，邊攪拌邊加入到非質(zhì)子性極性溶劑中，在低于80℃的溫度下密封攪拌，使之溶解均勻，配成濃度為6-18wt％的聚酰亞胺溶液；(2)聚酰亞胺纖維的紡絲成型將步驟(1)制備的聚酰亞胺溶液采用濕法紡絲成型，其中噴絲孔數(shù)為6-200孔，噴絲孔直徑為0.06-1mm，凝固浴溫度為10-40℃，凝固浴為非質(zhì)子性極性溶劑與水按體積比0.5—4∶1配成的溶液，牽伸浴的溫度為40-80℃，牽伸浴為非質(zhì)子極性溶劑與水按體積比0—0.7∶1配成的溶液，水洗浴的溫度為60-90℃，第一牽伸機(jī)的紡絲速度為2-5m/min，牽伸比為1.21-2.58；(3)聚酰亞胺纖維的熱拉伸將步驟(2)制得的聚酰亞胺初生纖維進(jìn)行熱拉伸，控制拉伸溫度320-450℃，拉伸倍數(shù)為1.2-3，即得。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚酰亞胺纖維的制備方法，其特征在于所述步驟(1)和(2)中的非質(zhì)子性極性溶劑為二甲基乙酰胺DMAc、N-甲基吡咯烷酮NMP或二甲基甲酰胺DMF。全文摘要本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺纖維的制備方法，包括(1)以固態(tài)聚酰亞胺為原料，烘干后，邊攪拌邊加入到非質(zhì)子性極性溶劑中，在低于80℃的溫度下密封攪拌，使之溶解均勻，配成濃度為6-18wt％的聚酰亞胺溶液；(2)將步驟(1)制備的聚酰亞胺溶液采用濕法紡絲成型，工藝路線為原液貯存槽→紡絲計(jì)量泵→紡絲組件→凝固浴→第一牽伸機(jī)→牽伸浴→第二牽伸機(jī)→水洗浴→第三牽伸機(jī)→上油→卷繞；(3)將步驟(2)制得的聚酰亞胺初生纖維進(jìn)行熱拉伸，控制拉伸溫度320-450℃，拉伸倍數(shù)為1.2-3，即得。本發(fā)明的制備方法生產(chǎn)控制靈活、簡(jiǎn)便，工藝成熟，制造成本較低，有利于工業(yè)化生產(chǎn)，該方法制備的聚酰亞胺纖具有較高的力學(xué)性能。文檔編號(hào)D01D1/02GK101487143SQ20091004612公開(kāi)日2009年7月22日申請(qǐng)日期2009年2月12日優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日發(fā)明者東張,紅徐,李衛(wèi)東,毛志平,輝馬申請(qǐng)人:東華大學(xué)