[发明专利]一种聚酰亚胺纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高性能纤维技术领域，涉及一种聚酰亚胺纤维的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺纤维是一种高强度高模量且具有聚酰亚胺材料特有性能的高性能纤维，据理论计算,由均苯二酐和对苯二胺合成的纤维的模量可达410GPa,仅次于碳纤维，并具有很高的热稳定性，全芳香聚酰亚胺纤维的分解温度可达500℃，可用于超音速航空和航天领域，还具有很高的耐辐照性及耐低温性能等，而成为航空航天首选的材料之一,也用做高温介质及射性物质的过滤材料。

目前聚酰亚胺纤维的制备方法有湿纺或干湿纺，这两种方法都可进一步采用一步法纺丝或二步法纺丝，为了保持聚酰亚胺纤维的耐高温、耐溶剂等特点，二步法纺应用更广泛。该方法是第一步将聚合反应得到的聚酰亚胺溶液进行纺丝，得到聚酰胺酸纤维，第二步聚酰胺酸纤维经化学环化或热环化得到的聚酰亚胺纤维,纤维的拉抻可以在第一步或/和第二步中进行。

上述方法中的热环化热酰亚胺化处理多采用间歇式真空热处理方法和连续式管道热处理方法，间歇式真空处理是把酰亚胺酸纤维放入多段式升温的热处理釜中，进行逐段升温热环化，得到聚酰亚胺纤维，该方法中由于丝束在丝筒上缠绕后具有一定厚度，受热均匀性难以保证，且在热处理釜中不同位置，不同丝筒上的丝束及丝筒内外层的丝束由于受热情况不同，导致纤维性能差异大，影响成品合格率，且热处理釜造价较高。而连续式管道热处理是将聚酰亚胺酸纤维连续导入电加热管式通道或熔盐加热通道中进行热环化，热管道处理的加热区域较长，区间多，温度的稳定性差，容易发生冲温现象，且纤维通过通道时由于纤维长度长，易造成刮壁形成毛丝，且这两种处理方法中且纤维进入通道需人工穿丝或使用高压气体带丝，熔盐加热的设备昂贵，生产成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种操作简单、成本低、效率高且纤维质量稳定的聚酰亚胺纤维的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下操作步骤：

制备聚酰亚胺酸溶液后进行纺丝，得到聚酰亚胺酸纤维，聚酰亚胺纤维经过凝固、水洗和干燥后进行上油，然后进行热酰亚胺化处理；

所述热酰亚胺化处理具体包括将上油后的聚酰亚胺酸纤维进行牵伸，然后在氮气气氛中进行热处理，在热处理过程中，将所述聚酰亚胺酸纤维全数缠绕于导丝筒上并匀速前进，热处理所用热源位于导丝筒内部，热处理完成后，得到聚酰亚胺纤维。

本发明提供的聚酰亚胺纤维的制备方法中，对热酰亚胺化处理中的热处理方式进行改进，即将所述聚酰亚胺酸纤维全数缠绕于导丝筒上并匀速前进，热处理所用热源位于导丝筒内部，使聚酰亚胺酸纤维受热均匀性提高，从而使聚酰亚胺纤维的质量稳定性及生产效率提高，且该热处理方法可以经过简单的改进后适用于芳纶纤维等高性能纤维的热处理，操作简便，成本低，适应性广。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例中热酰亚胺化处理中的热处理装置示意图；

图2为本发明实施例中热酰亚胺化处理工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种操作简单、成本低、效率高且纤维质量稳定的聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下操作步骤：

制备聚酰亚胺酸溶液后进行纺丝，得到聚酰亚胺酸纤维，聚酰亚胺酸纤维经过凝固、水洗和干燥后进行上油，然后进行热酰亚胺化处理；

所述热酰亚胺化处理具体包括将上油后的聚酰亚胺酸纤维进行牵伸，然后在氮气气氛中进行热处理，在热处理过程中，将所述聚酰亚胺酸纤维全数缠绕于导丝筒上并匀速前进，热处理所用热源位于导丝筒内部，热处理完成后，得到聚酰亚胺纤维。

本发明提供的聚酰亚胺纤维的制备方法中，对热酰亚胺化处理中的热处理方式进行改进，即聚酰亚胺酸纤维在酰亚胺化过程中被全数缠绕在导丝筒上，纤维单丝间隔均匀并无重叠，且热源位于导丝筒内部，使聚酰亚胺酸纤维受热均匀性提高，从而进行连续生产且使聚酰亚胺纤维的质量稳定性及生产效率提高，而且该热处理方法可以经过简单的改进后适用于芳纶纤维等高性能纤维的热处理，操作简便，成本低，适应性广。