[发明专利]一种含对称双嘧啶结构聚酰亚胺纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种含对称双嘧啶结构聚酰亚胺纤维的制备方法，包括：将2,2'‑(1,4‑亚苯基)二[5‑(4‑氨基苯基)]嘧啶和无水氯化亚锡加入到多聚磷酸中，加入芳香族二酐单体，然后加入P₂O₅，170～200℃反应4～6h，然后升温至200～240℃反应3～6h，得到液晶型聚酰亚胺纺丝液；采用双螺杆挤出设备，将聚酰亚胺纺丝液进行纺丝，多凝固浴成型，水洗，卷绕，得到聚酰亚胺初生纤维，干燥后在氮气保护下，三级热牵伸，即得。本发明制备的聚酰亚胺纤维具有优异的力学性能，且克服了传统酚类、多卤代苯类溶剂毒性大，两步法加工非质子溶剂难以去除等合成、加工问题，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于聚酰亚胺纤维制备领域，特别涉及一种含对称双嘧啶结构聚酰亚胺纤维的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺纤维作为高性能纤维的一个品种，有较高的理论强度与模量，具有耐高温、抗溶剂、化学稳定、耐辐照等多种优点，被认为是综合性能最优异的聚合物材料之一，已广泛应用于航空、航天、微电子等高新领域。聚酰亚胺纤维结构具有极强的可控性，调控单体结构和种类可得形貌、性质各异的聚酰亚胺纤维。高性能化的聚酰亚胺纤维通常具有刚性的化学结构，聚集态结构有序程度高，而且普遍具有较高的耐热性能，其玻璃化温度通常在300℃以上，这些高性能化的特点均有益于聚酰亚胺纤维的应用。但是，高的电子堆积密度及玻璃化转变温度也意味着聚酰亚胺难以溶解于常规溶剂、难以熔融加工。传统的聚酰亚胺溶剂多为酚类、多卤代苯类溶剂，如US5378420，CN201110185147.9采用间甲酚、对氯苯酚为溶剂，制备了聚酰亚胺材料。但该类溶剂普遍具有刺激性气味、毒性大、环境友好性差等诸多缺点。通过非质子极性溶剂(N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮)制备聚酰胺酸前驱液，再经环化制备聚酰亚胺，也是高性能聚酰亚胺材料的一种制备方法。但该方法往往伴随着与聚合物络合的极性溶剂难以去除充分，材料理化性能降低等诸多缺点。

通过结构设计及溶剂选择制备可溶性聚酰亚胺是制备高性能聚酰亚胺纤维的重要途径。其中，将对称性全芳香族结构单体引入聚合物中是提高聚合物材料性能的一种重要、有效的方法。如CN201010572496.1中将2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑刚性杂环引入聚酰亚胺主链，制备拉伸强度达2.5GPa的聚酰亚胺纤维，俄罗斯专利RU2062276C1以半对称的2,5-二(4-氨基苯基)嘧啶为刚性单元，制备了强度达348MPa的聚酰亚胺膜材料；中国专利CN200510017072.8制备了半对称的2-氨基-5-(4-氨基苯基)嘧啶，2-(4-氨基苯基)-5-氨基嘧啶，制备了性能优异的聚酰亚胺材料。

对文献报道及国内外专利(FR9314042，JP28506092A，KR20070010956A，CN200810201195.0，CN201210005140.9等)调研发现，多聚磷酸体系是许多难溶聚合物(PBI，PBO，PI)的良溶剂，并且通过结构调控可制备液晶型聚合物溶液。利用聚合物在溶剂中的液晶性质，可制备高性能的聚合物材料，如利用芳香族聚酰胺在浓硫酸中的液晶性质，聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)在多聚磷酸中的液晶性质，可制备高性能的Kevlar，PBO纤维。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种含对称双嘧啶结构聚酰亚胺纤维的制备方法，该方法制备的聚酰亚胺纤维具有优异的力学性能，且克服了传统酚类、多卤代苯类溶剂毒性大，两步法加工非质子溶剂难以去除等合成、加工问题，应用前景广阔。

本发明的一种含对称双嘧啶结构聚酰亚胺纤维的制备方法，包括：