[发明专利]一种聚酰亚胺中空纤维及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种聚酰亚胺中空纤维，其特征在于，该聚酰亚胺中空纤维中的聚酰亚胺的结构式如式（1）所示，

式（1）

式（1）中，Ar为、以及可选的；B选自由以下基团组成的组：

式I、式II、式III、式IV、式V和式VI；

其中，联苯四甲酸二酐结构单元、二苯甲酮四甲酸二酐结构单元和二苯醚四甲酸二酐结构单元的摩尔比为1：0.1-5：0-1；

所述聚酰亚胺中空纤维的制备方法包括以下步骤：

（1）将二酐单体和二胺单体采用缩合聚合的方法制备纺丝液聚酰胺酸，所述二酐选自联苯四甲酸二酐、二苯甲酮四甲酸二酐以及可选的二苯醚四甲酸二酐，所述二胺选自由对苯二胺、间苯二胺、2-(4-氨基苯基)-6-氨基苯并噁唑、2-(4-氨基苯基)-1,3-苯并噻唑-6-胺、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑

和6-氨基-2-(4-氨基苯基)-1H-喹唑啉-4-酮组成的组；所述二酐单体和二胺单体的摩尔比为1：0.95-1.05，联苯四甲酸二酐、二苯甲酮四甲酸二酐和二苯醚四甲酸二酐的摩尔比为1：0.1-5：0-1；

（2）采用干喷湿纺方法将步骤（1）制得的纺丝液聚酰胺酸和纺丝芯液经喷丝头挤出后浸入凝固浴中凝固以制得聚酰胺酸中空纤维；

（3）将步骤（2）制得的聚酰胺酸中空纤维牵伸以得到纤维预成型体；

（4）将步骤（3）得到的纤维预成型体裁切并除去纺丝芯液；

（5）将步骤（4）得到的纤维干燥并加热以亚胺化。

2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺中空纤维，其中，Ar为和；B为式I和式III；

联苯四甲酸二酐结构单元和二苯甲酮四甲酸二酐结构单元的摩尔比为1：0.1-5，式I所示结构单元和式III所示结构单元的摩尔比为1：0.1-5。

3.根据权利要求1或2所述的聚酰亚胺中空纤维，其中，该中空纤维的玻璃化转变温度大于300℃；该中空纤维的热分解温度大于500℃。

4.根据权利要求1或2所述的聚酰亚胺中空纤维，其中，该中空纤维的玻璃化转变温度大于340℃；该中空纤维的热分解温度大于565℃。

5.根据权利要求1或2所述的聚酰亚胺中空纤维，其中，该中空纤维的玻璃化转变温度大于370℃；该中空纤维的热分解温度大于580℃。

6.一种制备聚酰亚胺中空纤维的方法，其特征在于，该方法包括：

（1）将二酐单体和二胺单体采用缩合聚合的方法制备纺丝液聚酰胺酸，所述二酐选自联苯四甲酸二酐、二苯甲酮四甲酸二酐以及可选的二苯醚四甲酸二酐，所述二胺选自由对苯二胺、间苯二胺、2-(4-氨基苯基)-6-氨基苯并噁唑、2-(4-氨基苯基)-1,3-苯并噻唑-6-胺、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑

和6-氨基-2-(4-氨基苯基)-1H-喹唑啉-4-酮组成的组；所述二酐单体和二胺单体的摩尔比为1：0.95-1.05，联苯四甲酸二酐、二苯甲酮四甲酸二酐和二苯醚四甲酸二酐的摩尔比为1：0.1-5：0-1；

（2）采用干喷湿纺方法将步骤（1）制得的纺丝液聚酰胺酸和纺丝芯液经喷丝头挤出后浸入凝固浴中凝固以制得聚酰胺酸中空纤维；

（3）将步骤（2）制得的聚酰胺酸中空纤维牵伸以得到纤维预成型体；

（4）将步骤（3）得到的纤维预成型体裁切并除去纺丝芯液；

（5）将步骤（4）得到的纤维干燥并加热以亚胺化；

其中，所述纺丝芯液和凝固浴各自独立地含有至少一种第一溶剂和至少一种第二溶剂，所述第一溶剂选自水和乙醇，所述第二溶剂选自强极性溶剂。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述强极性溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述芯液中第一溶剂与第二溶剂的体积比为1:0.02-0.20，所述凝固浴中第一溶剂与第二溶剂的体积比为1:0.01-0.15。