[发明专利]一种细旦/超细旦聚酰亚胺纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纤维的制备领域，特别涉及一种细旦/超细旦聚酰亚胺纤维的制备方法。

背景技术

作为一种高技术纤维，聚酰亚胺纤维材料具有良好的化学稳定性能、优异的热机械性能和突出的耐辐照性能，已经成为工业开发的热点品种。聚酰亚胺纤维的一个主要应用就是用作工业高温除尘过滤材料，这方面的应用对纤维的细度提出了很高的要求，纤维越细，其过滤效率越高。目前已经市场化的聚酰亚胺纤维P84纤度低至2.2dtex（美国专利US3985934，据报道更低可至0.6dtex），它是采用芳香族的异氰酸酯与酮酐缩聚并通过一步法湿纺得到的，但这种方法采用的原料单体价格昂贵，工艺成本较高。

通过调整单体的化学结构得到具有不同化学结构单元的聚酰亚胺一直是调控聚酰亚胺聚集态结构和性能的主要手段。一般芳香族结构的聚酰亚胺纤维都具有很好的热稳定性和化学稳定性，但正是因为芳香族结构的刚性导致其在制备纤维的过程中很难实现较大倍率的热牵伸，而加入柔性链段在一定程度上会降低纤维的热稳定性和化学稳定性，但由于柔性链段（含脂肪链段的二胺单体）在热牵伸时能够通过键角和键长构象的转变而实现较大倍数的热牵伸，从而能进一步降低纤维纤度。公开文件“共聚性聚酰亚胺的热性能研究”（高分子材料科学与工程，2005,9,149页）中将含脂肪链段的己二胺和ODA与二苯醚3,3’,4,4’-四甲酸二酐（OPDA）共聚得到了共聚型的聚酰亚胺，结果表明在含脂肪链段单体的加入能够改善聚合物的可加工性能，而且在加入适量的情况下，其热稳定性降低并不明显。因此我们在前期公开专利（CN200610116652.7）的基础上，采用加入柔性脂肪链段第三单体的方法来实现纤维的高倍牵伸从而获得细旦/超细旦聚酰亚胺纤维。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种细旦/超细旦聚酰亚胺纤维的制备方法，该发明所采用的柔性链（脂肪链）二胺单体价格便宜，来源广泛，成本容易控制。采用本发明制备的纺丝浆液由于含有柔性链段而具备更好的流动性和纺丝操作加工性能。

一种细旦/超细旦聚酰亚胺纤维的制备方法，包括：

（1）将二胺单体和4,4-二氨基二苯醚ODA加入溶剂中，搅拌溶解后，在-5~25℃下，加入二酐单体均苯四甲酸二酐（PMDA），搅拌聚合3～6h，得到聚酰胺酸纺丝原液，控制固含量在15%～30%之间；其中二酐单体与二胺单体和4,4-二氨基二苯醚ODA之和的摩尔比为0.99～0.998:1，二胺单体和4,4-二氨基二苯醚ODA的摩尔比为0.5:9.5～5:5；

（2）将上述纺丝原液经真空升温脱泡过滤，经计量泵输送，通过喷丝板挤入干法纺丝甬道，通入热风使细流固化成纤，再经加捻卷绕得初生纤维；

（3）将上述初生纤维在100～300℃的环境下处理1～5h即得到聚酰亚胺纤维，再将处理过的纤维在350～500℃牵伸1～8倍即可得到细旦/超细旦的聚酰亚胺纤维。

所述步骤（1）中二胺单体为NH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂NH₂、NH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂NH₂、NH₂CH₂CH₂CH₂CH₂NH₂、NH₂CH₂CH₂CH₂NH₂、NH₂CH₂CH₂NH₂中的一种。

所述二胺单体优选为NH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂NH₂，与单体4,4-二氨基二苯醚ODA的摩尔比为1:9～3:8。

所述步骤（2）中纺丝热风温度180～240℃，初生纤维的卷绕速度300～800m/min。

所述优选为纺丝热风温度为190～220℃，卷绕速度为300～500m/min。