[发明专利]一种凹凸棒土纳米粒子聚酰亚胺复合纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚酰亚胺复合纤维的制备领域，特别涉及一种凹凸棒土纳米粒子聚酰亚胺复合纤维的制备方法。

背景技术

近年来，通过添加纳米粒子改性聚合物纤维的应用越来越广泛，如碳纳米管改性碳纤维(CN200510011678)、芳纶纤维(CN201010128403)、聚酰亚胺纤维(CN 02112048.X)，纳米二氧化硅粒子改性碳纤维(CN 200810202621)等。凹凸棒土又名坡缕石，是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，长径比高，具有广泛的应用领域，它作为一种填料，在材料中可以起到增强作用，同时也能提高复合材料的热稳定性。有研究发现，添加纳米凹凸棒土颗粒对提高PVA纤维强度有着显著的作用(Zhiqin Peng，et al.Journal of Polymer Science，Part B：Polymer Physics 2006，44，1995)。中国专利CN 200810035149.8报道了一种凹凸棒土改性聚丙烯腈基碳纤维原丝的方法，改性后碳纤维原丝强度有了较大提高；专利CN200710044317公开了凹凸棒土改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维的方法；中国专利CN200910083692.X公开了凹凸棒土添加到聚酰亚胺树脂中用来改善材料的力学性能和热性能的方法。但目前尚未见到通过添加凹凸棒土纳米粒子的方法来改性聚酰亚胺纤维的相关报道和专利。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种凹凸棒土纳米粒子聚酰亚胺复合纤维的制备方法，该方法得到的纳米复合聚酰亚胺纤维耐热性和力学性能都有了较大提高，有良好的应用前景。

本发明的一种凹凸棒土纳米粒子聚酰亚胺复合纤维的制备方法，包括：

(1)将凹凸棒土和二胺单体于15～35℃加入到非质子极性溶剂中，搅拌使二胺溶解并使凹凸棒土均匀分散，在-10～30℃加入二酐单体，搅拌使之聚合5～24h即得到凹凸棒纳米粒子聚酰胺酸纺丝浆液；其中，凹凸棒土纳米粒子与聚酰胺酸的质量比为0.1～8∶100；二胺与二酐的摩尔比为1∶0.95～1，二胺与二酐的质量和占浆液总质量的10～30wt％；

(2)将上述纺丝浆液经真空脱泡、过滤，通过喷丝板挤入凝固浴或者经过空气层后进入凝固浴凝固成行，卷绕得初生纤维；

(3)将上述初生纤维在100～400℃的环境下处理1～8h，即得到聚酰亚胺纤维；之后将得到的聚酰亚胺纤维在300～500℃下进行拉伸，即得凹凸棒土纳米粒子聚酰亚胺复合纤维。

所述步骤(1)中的二胺单体为中的一种或几种。

所述步骤(1)中的二酐单体为中的一种或几种。

所述步骤(1)中的非质子极性溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜中的一种或几种。

所述步骤(1)中的凹凸棒土的纯度为90～99.9％，凹凸棒土纳米粒子直径为20～40nm，粒子长度为1000～2000nm。

所述凹凸棒土在与二胺单体混合前在水中超声1～6h，清洗、过滤、干燥。

所述步骤(2)中的凝固浴由去离子水或者去离子水与非质子极性溶剂的混合物组成，非质子极性溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜中的一种或几种。

所述步骤(2)中的凝固浴温度为20～95℃，初生纤维的卷绕速度为5～100m/min。

所述步骤(3)中的拉伸倍数为1～5倍。

有益效果

(1)本发明中凹凸棒土纳米粒子的加入能改善聚酰亚胺纤维的力学性能，并显著提高聚酰亚胺纤维的耐热稳定性；

(2)本发明制备工艺相简单易行，对环境无污染，得到的纳米复合聚酰亚胺纤维耐热性和力学性能都有了较大提高，有良好的应用前景。

附图说明

图1为凹凸棒土纳米粒子聚酰亚胺复合纤维的湿法纺丝示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1