[发明专利]一种核壳型低介电阻燃聚酰亚胺基纤维材料及其制备方法

权利要求书

1.一种核壳型低介电阻燃聚酰亚胺基纤维材料的制备方法，其特征在于由核壳型改性聚酰氨酸纤维经分段温区热处理制得，且内核为聚酰亚胺纤维，内核直径为10～100 nm；外壳为改性聚酰亚胺纤维；壳层厚为10～100 nm；

所述核壳型改性聚酰氨酸纤维是采用同轴静电纺丝法由微量注射泵中不同路径的改性聚酰胺酸溶液、聚酰胺酸溶液进行纺丝制得；

所述改性聚酰亚胺纤维是由改性聚酰胺酸溶液经分段温区热处理在聚酰亚胺纤维内核表面生成；

所述改性聚酰胺酸溶液是由磷酸酯基氨基聚倍半硅氧烷与聚酰胺酸进行酰胺化反应制得，聚酰胺酸溶液是由芳香二胺和芳香二酐进行酰胺化反应制得；

所述磷酸酯基氨基聚倍半硅氧烷是用磷酸酯基化合物、对称型芳香醛化合物与氨基聚倍半硅氧烷进行Kabachnik-Fields反应制得。

2.根据权利要求1所述的一种核壳型低介电阻燃聚酰亚胺基纤维材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤:

步骤a) 磷酸酯基氨基聚倍半硅氧烷的制备:室温下，N₂氛中，将氨基聚倍半硅氧烷、对称型芳香醛化合物以及低沸点溶剂加入反应釜，55～120 ℃，反应2～10h，随后将温度降至10～25 ℃，加入磷酸酯类化合物、无水乙醇混匀，0.5～4 h内再滴加完10～40 wt.%无机助剂水溶液后，将温度升高至55～85 ℃，继续反应4～12h，50～60 ℃减压蒸馏0.5～1 h后，用无水甲醇萃取，再用石油醚洗涤抽滤3～5次，最后50～60 ℃下放置12～24h，冷却至室温，制得磷酸酯基氨基聚倍半硅氧烷；

步骤b) 聚酰胺酸溶液的制备:室温下，N₂氛中，将芳香二胺、芳香二酐以及高沸点溶剂加入反应釜中，0～10 ℃下搅拌8～20 h，再升温至25 ℃静置8～15 h，制得聚酰胺酸溶液；

步骤c) 改性聚酰氨酸溶液的制备:室温下，N₂氛中，将芳香二胺、芳香二酐以及高沸点溶剂加入反应釜中，0～10 ℃下搅拌8～20 h，再加入步骤a)中合成的磷酸酯基氨基聚倍半硅氧烷，超声处理0.5～1h后，继续搅拌8～20h，再升温至25 ℃，静置8～15h，制得改性聚酰氨酸溶液；

步骤d) 核壳型改性聚酰氨酸基纤维的制备:采用同轴静电纺丝法，将步骤b)中制得的聚酰胺酸溶液与步骤c)中制得的改性聚酰氨酸溶液分别加入到微量注射泵外部路径和/或内部路径，纺丝制得核壳型改性聚酰氨酸基纤维；

步骤e) 核壳型低介电阻燃聚酰亚胺基纤维材料的制备:将核壳型改性聚酰氨酸基纤维进行60～310 ℃分段温区热处理，冷至室温，制得核壳型低介电阻燃聚酰亚胺基纤维材料。

3.根据权利要求2所述的核壳型低介电阻燃聚酰亚胺基纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤c)中制备而成的改性聚酰胺酸的结构通式如下:

其中，聚合度m为10～80；重复单元数n为1、2、4。

4.根据权利要求2所述的核壳型低介电阻燃聚酰亚胺基纤维材料的制备方法，其特征在于：

步骤a)中，所述氨基聚倍半硅氧烷、对称型芳香醛化合物、低沸点溶剂、磷酸酯类化合物、无水乙醇、无水甲醇、石油醚、无机助剂水溶液的质量比为（1～5）:（0.05～2）:（10～50）:（1～5）:（10～40）:（20～80）:（20～100）:（5～20）；

步骤b)中，所述芳香二胺、芳香二酐、高沸点溶剂的质量比为（1～2）:（1～3）:（10～20）；

步骤c)中，所述磷酸酯基氨基聚倍半硅氧烷、芳香二胺、芳香二酐、高沸点溶剂的质量比为（0.5～0.8）:（1～2）:（1～3）:（10～20）。

5.根据权利要求2所述的核壳型低介电阻燃聚酰亚胺基纤维材料的制备方法，其特征在于:

步骤a)中所述低沸点溶剂为戊烷、三氯甲烷、丙酮中的一种；所述对称型芳香醛化合物为2，4，6-三甲基苯甲醛或者3，4，5-三羟基苯甲醛；所述磷酸酯类化合物为9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物或3-氟-9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物；所述无机助剂水溶液为碳酸钠水溶液或者碳酸钾水溶液。