[发明专利]一种超高支PI电纺纤维长线纱的制备工艺及应用

说明书

本发明涉及化学纤维纺丝技术领域，具体涉及到一种超高支PI电纺纤维长线纱的制备工艺及应用。一种超高支PI电纺纤维长线纱的制备工艺，步骤包括：步骤一：将单体(Ⅰ)和单体(Ⅱ)提纯后，与溶剂一起加入到聚合反应釜中，得到聚酰胺酸纺丝原料液；步骤二：将纺丝原料液在高压电场中实施静电纺丝，用不锈钢网带为收集器，收集得到电纺聚酰胺酸纳米纤维毡或非织造布；步骤三：将上述所得电纺聚酰胺酸纳米纤维毡或非织造布分切成宽度在0.5‑5.0厘米的细长条，并将此长条进行热牵伸亚胺化形成取向电纺纤维束；步骤四：将上述电纺纤维束加捻得到超高支电纺聚酰亚胺纤维长线纱。

技术领域

本发明属于化学纤维纺丝技术领域，更具体地，本发明涉及一种超高支PI电纺纤维长线纱的制备工艺及应用。

背景技术

聚酰亚胺(PI)纤维由于具有独特的刚性芳杂环结构，被视为最具潜力的高性能纤维材料之一。由于其具有优异的力学，热学及介电性能等，从而被广泛应用在航空航天，高温耐热，电子器件等领域。

目前，制备PI纤维较常用的方法为两步法，即通过二酐与二胺单体在极性溶剂中进行缩聚反应得到聚酰胺酸(PAA)预聚体，通过湿法纺丝工艺制备PAA初生纤维，再经过热亚胺化或化学亚胺化过程得到PI纤维。

然而对于目前静电纺丝技术还只是用来制造非织造布或在工业非织造布上喷涂一个纳米蛛网薄层，一般面密度在1g/m²左右，也能制造不连续的、线密度较大的粗纱线，且常规纤维纱线的线密度在6Tex以上，纱线的支数一般小于150支，绝大多数在100支以下，因此还没有技术能连续制造同时满足超小线密度或超高支数、机械性能优异的电纺(纳米)纤维纱。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种超高支PI电纺纤维长线纱的制备工艺，步骤包括：

步骤一：将第一单体(I)和第二单体(II)提纯后，与溶剂一起加入到聚合反应釜中，得到聚酰胺酸纺丝原料液；

步骤二：将纺丝原料液在高压电场中实施静电纺丝，用不锈钢网带为收集器，收集得到电纺聚酰胺酸纳米纤维毡或非织造布；

步骤三：将上述所得电纺聚酰胺酸纳米纤维毡或非织造布分切成宽度在0.5-5.0厘米的细长条，并将此长条进行热牵伸亚胺化形成取向电纺纤维束；

步骤四：将上述电纺纤维束加捻得到超高支电纺聚酰亚胺纤维长线纱。

其中，所述第一单体(I)为二酐，其结构通式为：

第二单体(II)为二胺，其结构通式为：

H₂N-R₂-NH₂ (II)；

经热牵伸亚胺化所得到的聚酰亚胺具有以下化学结构通式：

其中n值为100-400之间的自然数；R₁为C4-C30的二酐单体的残基结构，选自均苯四酸二酐残基、联苯二酐残基、二苯砜二酐残基、三苯二醚二酐残基、联三苯二酐残基、2.6－联二苯嘧啶二酐残基、二苯酮二酐残基、3,6桥烯环己四酸二酐残基、六氟丙酮二苯二酐残基、联苯二酚二苯二醚二酐残基、二苯硫醚二酐残基、二苯硫醚二酐残基、2,2-丙酮联二苯二酐残基中的一种或多种；R₂为C6-C30二胺单体的残基结构，选自二苯醚二胺残基、对苯二胺残基、二甲氧基联苯二胺残基、二苯基甲烷二胺残基、间苯二胺残基、联苯二胺残基、二苯氧基二苯酚二胺残基、2-甲基二苯醚二胺残基、2,6-嘧啶联二苯二胺残基、(3,3’-二甲基)二苯甲烷二胺残基中的一种或多种。

作为一种优选的技术方案，所述纺丝原料液制备过程中的溶剂为极性有机溶剂，选自N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种。