[发明专利]一种三元共聚聚酰亚胺纺丝液及制备方法

说明书

本发明提供了一种三元共聚结构聚酰亚胺纺丝原液的制备方法，包括(1)将具有长链结构的二胺单体A与柔性芳香族二酐单体B在非质子极性溶剂低温下反应后滴加入二胺单体溶液C，后加入封端剂制得聚酰胺酸溶液；(2)加入一定比例催化剂和脱水剂在160℃下，于除水溶剂中回流脱水，经洗涤后干燥的粉末在一定比例的低沸点混合纺丝溶剂中均匀溶解制得纺丝原液。本发明与现有同类纺丝液制备技术相比，采用柔性结构和刚性结构的三元共聚，不但保留了聚酰亚胺材料强度高、耐热性能好等通用性能，还大幅提高纺丝液所制得隔膜的拉伸强度和断裂伸长率，分别由市售同类产品拉伸强度的25MPa提高至35～45MPa，断裂伸长率由市售同类产品10％提高至15％～20％。

技术领域

本发明涉及一种三元共聚聚酰亚胺纺丝液及其制备方法，特别涉及一种适合于静电纺丝的聚酰亚胺纺丝液，及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺(PI)是一种性能良好的新型材料，具有优异的热稳定性、绝缘性能及机械性能，其制品的长期使用温度能达到250℃以上，同时还具有耐化学腐蚀性，耐辐射性能等，目前聚酰亚胺材料已经有广泛的应用领域，如航空航天、微电子制造、能源及通讯等

近年来聚酰亚胺纤维膜作为聚酰亚胺材料的一种新的应用方式，已经在水处理，新能源领域展露头角，特别是随着静电纺丝技术的发展成熟带来的PI纺丝纤维隔膜在过滤膜制造、锂电池隔膜制造领域应用需求的增长，而目前大多数PI树脂制备所涉及的分子结构、制备工艺等主要针对薄膜和工程塑料方面的应用，用以制备纺丝薄膜纤维膜，出现了一系列如强度、韧性不足及纺丝效率低下等问题。中国专利CN201410558152.3公开了一种静电纺丝液的制备方法及其应用，该发明通过对聚乙烯醇的改性达到了制备离子交换膜的目的，但该纺丝液以聚乙烯存为主要材料，其制备的离子交换膜和聚酰亚胺纤维过滤膜相比，耐热性和耐化学腐蚀性都较差。中国专利CN201210119409.6公开了一种三元共聚热塑性聚酰亚胺树脂的制备方法，该发明通过三元共聚制备了一种耐冲击的热塑性聚酰亚胺粉末原材料，但该方法制备出的粉末树脂针对工程塑料制造领域，不适合直接应用于纺丝纤维膜的制造。

所以制备一种能满足性能需求，生产工艺简单，能大规模应用的纤维膜纺丝液就成为本领域的当务之急。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种高韧性三元共聚聚酰亚胺纺丝液的制备方法。以分子结构设计入手，采用长链柔性二胺与二酐单体，辅以可控刚性二胺单体控制链段强度，同等纺丝工艺条件下，保持聚酰亚胺隔膜原有耐热、绝缘性能的基础上，适合静电纺丝，极大的提高了所制隔膜的机械性能。

本发明提供一种三元共聚聚酰亚胺纺丝液的制备方法,其步骤有：

S1、制备包含A、B、C三种单体的聚酰胺酸溶液；

S2、将聚酰胺酸制备成聚酰亚胺，将聚酰亚胺溶解于混合溶剂中，形成聚酰亚胺纺丝液。

所述的单体A为主链至少有三个苯环的芳香族长链二胺单体；

单体B为含有两个苯环结构的四羧酸二酐；

单体C为刚性二胺单体；

进一步地，上述步骤S2中的混合溶剂为包含溶剂M及溶剂N的混合溶剂。

所述溶剂M为间甲酚、N,N-二甲基乙酰胺，N,N-二甲基甲酰胺，N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种；所述溶剂N为四氢呋喃、丙酮、乙醚其中的一种或多种。

进一步地，所述溶剂M为间甲酚、N,N-二甲基乙酰胺，N,N-二甲基甲酰胺，N-甲基吡咯烷酮中的一种；所述溶剂N为四氢呋喃、丙酮、乙醚其中的一种。

进一步地，所述混合溶剂中M、N溶剂质量比为(3～5):1。