一種細旦/超細旦聚酰亞胺纖維的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種細旦/超細旦聚酰亞胺纖維的制備方法，包括：（1）將二胺單體和4,4-二氨基二苯醚ODA加入溶劑中，攪拌溶解后，在-5~25℃下，加入二酐單體，攪拌聚合3～6h，得到聚酰胺酸紡絲原液；（2）將上述紡絲原液經真空升溫脫泡過濾，經計量泵輸送，通過噴絲板擠入干法紡絲甬道，通入熱空氣使細流固化成纖，再經加捻卷繞得初生纖維；（3）將上述初生纖維在100～300℃的環境下處理1～5h即得到聚酰亞胺纖維。本發明專利技術本采用的柔性鏈（脂肪鏈）二胺單體價格便宜，來源廣泛，成本容易控制；制備的紡絲漿液由于含有柔性鏈段而具備更好的流動性和紡絲操作加工性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于纖維的制備領域，特別涉及。
技術介紹
作為一種高技術纖維，聚酰亞胺纖維材料具有良好的化學穩定性能、優異的熱機械性能和突出的耐輻照性能，已經成為工業開發的熱點品種。聚酰亞胺纖維的一個主要應用就是用作工業高溫除塵過濾材料，這方面的應用對纖維的細度提出了很高的要求，纖維越細，其過濾效率越高。目前已經市場化的聚酰亞胺纖維P84纖度低至2. 2dtex(美國專利 US3985934，據報道更低可至O. 6dtex)，它是采用芳香族的異氰酸酯與酮酐縮聚并通過一步法濕紡得到的，但這種方法采用的原料單體價格昂貴，工藝成本較高。通過調整單體的化學結構得到具有不同化學結構單元的聚酰亞胺一直是調控聚酰亞胺聚集態結構和性能的主要手段。一般芳香族結構的聚酰亞胺纖維都具有很好的熱穩定性和化學穩定性，但正是因為芳香族結構的剛性導致其在制備纖維的過程中很難實現較大倍率的熱牽伸，而加入柔性鏈段在一定程度上會降低纖維的熱穩定性和化學穩定性，但由于柔性鏈段(含脂肪鏈段的二胺單體)在熱牽伸時能夠通過鍵角和鍵長構象的轉變而實現較大倍數的熱牽伸，從而能進一步降低纖維纖度。公開文件“共聚性聚酰亞胺的熱性能研究”(高分子材料科學與工程，2005，9，149頁)中將含脂肪鏈段的己二胺和ODA與二苯醚 3，3’，4，4’ -四甲酸二酐(OPDA)共聚得到了共聚型的聚酰亞胺，結果表明在含脂肪鏈段單體的加入能夠改善聚合物的可加工性能，而且在加入適量的情況下，其熱穩定性降低并不明顯。因此我們在前期公開專利(CN200610116652. 7)的基礎上，采用加入柔性脂肪鏈段第三單體的方法來實現纖維的高倍牽伸從而獲得細旦/超細旦聚酰亞胺纖維。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供， 該專利技術所采用的柔性鏈(脂肪鏈)二胺單體價格便宜，來源廣泛，成本容易控制。采用本專利技術制備的紡絲漿液由于含有柔性鏈段而具備更好的流動性和紡絲操作加工性能。，包括(I)將二胺單體和4，4- 二氨基二苯醚ODA加入溶劑中，攪拌溶解后，在_5 25 °C下， 加入二酐單體均苯四甲酸二酐(PMDA)，攪拌聚合3 6h，得到聚酰胺酸紡絲原液，控制固含量在15% 30%之間；其中二酐單體與二胺單體和4，4-二氨基二苯醚ODA之和的摩爾比為O.99 O. 998:1，二胺單體和4，4- 二氨基二苯醚ODA的摩爾比為O. 5:9. 5 5:5 ;(2)將上述紡絲原液經真空升溫脫泡過濾，經計量泵輸送，通過噴絲板擠入干法紡絲甬道，通入熱風使細流固化成纖，再經加捻卷繞得初生纖維；(3)將上述初生纖維在100 300°C的環境下處理I 5h即得到聚酰亞胺纖維， 再將處理過的纖維在350 500°C牽伸I 8倍即可得到細旦/超細旦的聚酰亞胺纖維。3所述步驟(I)中二胺單體為NH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2、NH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2、 Nh2CH2CH2CH2CH2NH2, NH2CH2CH2CH2NH2、NH2CH2CH2NH2 中的一種。所述二胺單體優選為NH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2，與單體4，4- 二氨基二苯醚ODA的摩爾比為1:9 3:8。所述步驟(2)中紡絲熱風溫度180 240°C，初生纖維的卷繞速度300 800m/ min0所述優選為紡絲熱風溫度為190 220°C，卷繞速度為300 500m/min。所述步驟(3)中將得到的聚酰亞胺纖維在350 500°C下進行拉伸，拉伸倍數λ 為I 8。所述優選為拉伸溫度為370 400°C，拉伸倍數為4 8倍。本專利技術優選的技術方案，其目的主要是提高纖維在干法紡絲過程中的噴絲頭牽伸比以及后處理中熱牽伸的比率，這樣我們能控制紡絲得到的初生纖維纖度在3 5dtex之間，經過高倍(5 8倍)牽伸后，能夠得到細旦(〈ldtex)甚至超細旦(〈O. 5dtex)的聚酰亞胺纖維，而且能夠最大限度地保留芳香族聚酰亞胺纖維的熱穩定性能和化學穩定性能。有益效果(I)本專利技術所采用的柔性鏈(脂肪鏈)二胺單體價格便宜，來源廣泛，成本容易控制；(2)采用本專利技術制備的紡絲漿液由于含有柔性鏈段而具備更好的流動性和紡絲操作加工性能，并利于實現纖維的高倍牽伸從而制備得到細旦/超細旦的聚酰亞胺纖維。附圖說明圖1為實施例1、2、3所得到的纖維動態力學DMA圖譜。具體實施方式下面結合具體實施例，進一步闡述本專利技術。應理解，這些實施例僅用于說明本專利技術而不用于限制本專利技術的范圍。此外應理解，在閱讀了本專利技術講授的內容之后，本領域技術人員可以對本專利技術作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例I將310. 87g 4，4_ 二氨基二苯醚(ODA)和20. 05g己二胺(HDA)加入到5L的聚合釜中，再加入3000ml N, N’ - 二甲基乙酰胺(DMAC)于釜內，于室溫通氮氣攪拌直至ODA和HDA 完全溶解，冰浴使之降溫至0°C，然后逐步加入376. 27g均苯四甲酸酐(PMDA)，聚合6hr得到淺黃色粘稠狀聚酰胺酸溶液。室溫靜置脫泡，將溶液倒入紡絲用料斗，采用50ΧΦ0.1Omm 噴絲板，通過240°C的干法紡絲甬道，卷繞速度300m/min，經過加捻卷繞得到初生纖維。紡絲工藝穩定。初生纖維經過100°C、200°C、30(rC各處理I小時，然后使之經過400°C的熱筒拉伸，拉伸倍數4. O倍。拉伸后纖維強度3. 87cN/dtex,斷裂延伸8. 7%。玻璃化溫度為 381 °C，初始熱分解溫度為460°C。實施例2將282. 12g 4，4_ 二氨基二苯醚(ODA)和40. 93g己二胺(HDA)加入到5L的聚合釜中，再加入3000ml N, N’ - 二甲基乙酰胺(DMAC)于釜內，于室溫通氮氣攪拌直至ODA和HDA 完全溶解，冰浴使之降溫至0°C，然后逐步加入384. 13g均苯四甲酸酐(PMDA)，聚合6hr得到淺黃色粘稠狀聚酰胺酸溶液。室溫靜置脫泡，將溶液倒入紡絲用料斗，采用50X Φ0.1Omm 噴絲板，通過240°C的干法紡絲甬道，卷繞速度300m/min，經過加捻卷繞得到初生纖維。紡絲工藝穩定。初生纖維經過100°C、200°C、300°C各處理I小時，然后使之經過400°C的熱筒拉伸。表I為實踐實例2所獲得的纖維在400°C各個拉伸倍數下的力學性能參數。拉伸后拉伸倍數4. 0,5. O倍其纖維強度分別4. lcN/dtex、5. lcN/dtex,斷裂延伸分別11%、9%。玻璃化溫度為347°C，初始熱分解溫度為434°C。表I拉伸比λ 線密度(dtex) 強度(cN/dtex) 模量(cN/dtex)伸長率(％)λ= 1.53.21.124631=22.41.52827λ=31.62 83412λ=41.24.14311λ=51.05.1769λ=60.85.8898λ=70.7 ^986 實施例3 將 258. 71g 4，4- '二氨基二.苯釀(ODA)和 64. 35g 己二二胺(HDA)加入到5L的聚合釜中，再加入3000ml N, N’ - 二甲基乙酰胺(DMAC)于釜內，于室溫通氮氣攪拌直至ODA和HDA 完全溶解，冰浴使之降溫至0°C，然后逐步加入402. 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種細旦/超細旦聚酰亞胺纖維的制備方法，包括：（1）將二胺單體和4,4?二氨基二苯醚ODA加入溶劑中，攪拌溶解后，在?5~25℃下，加入二酐單體均苯四甲酸二酐（PMDA），攪拌聚合3～6h，得到聚酰胺酸紡絲原液，控制固含量在15%～30%之間；其中二酐單體與二胺單體和4,4?二氨基二苯醚ODA之和的摩爾比為0.99～0.998:1，二胺單體和4,4?二氨基二苯醚ODA的摩爾比為0.5:9.5～5:5；（2）將上述紡絲原液經真空升溫脫泡過濾，經計量泵輸送，通過噴絲板擠入干法紡絲甬道，通入熱風使細流固化成纖，再經加捻卷繞得初生纖維；（3）將上述初生纖維在100～300℃的環境熱處理1～5h即得到聚酰亞胺纖維，再將處理過的纖維在350～500℃牽伸1～8倍即可得到細旦/超細旦的聚酰亞胺纖維。

【技術特征摘要】
1.一種細旦/超細旦聚酰亞胺纖維的制備方法，包括 (1)將二胺單體和4，4-二氨基二苯醚ODA加入溶劑中，攪拌溶解后，在_5 25°C下，力口入二酐單體均苯四甲酸二酐(PMDA)，攪拌聚合3 6h，得到聚酰胺酸紡絲原液，控制固含量在15% 30%之間；其中二酐單體與二胺單體和4，4-二氨基二苯醚ODA之和的摩爾比為0.99 0. 998:1，二胺單體和4，4-二氨基二苯醚ODA的摩爾比為0. 5:9. 5 5:5 ; (2)將上述紡絲原液經真空升溫脫泡過濾，經計量泵輸送，通過噴絲板擠入干法紡絲甬道，通入熱風使細流固化成纖，再經加捻卷繞得初生纖維； (3)將上述初生纖維在100 300°C的環境熱處理I 5h即得到聚酰亞胺纖維，再將處理過的纖維在350 500°C牽伸I 8倍即可得到細旦/超細旦的聚酰亞胺纖維。2.根據權利要求I所述的一種細旦/超細旦聚酰亞胺纖維...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張清華，王士華，許千，陳桃，苗嶺，徐園，陳大俊，
申請(專利權)人：東華大學，江蘇奧神新材料有限責任公司，
類型：發明
國別省市：