[发明专利]一种聚酰亚胺短切纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚酰亚胺短切纤维及其制备方法，所制备的短切纤维长度均匀且可控，分散均匀，长度范围在0.2～10mm，直径在1～30μm，可实现批量化生产或定制化生产。首先，利用一种特殊的上浆剂对聚酰亚胺纤维进行表面处理，然后经过短切设备加工得到长度均匀的聚酰亚胺短切纤维，最后再经过水洗工艺除去上浆剂，得到所需的聚酰亚胺短切纤维。通过本发明方法制备的聚酰亚胺短切纤维在特殊领域使用价值高，尤其在耐高低温、阻燃、耐烧蚀、低吸水、耐紫外、绝缘等环境中具有很高的使用价值。本发明的方法容易实施且长度可控，可用于橡胶、造纸、树脂等增强耐烧蚀领域。

技术领域

本发明涉及高性能纤维技术领域，尤其涉及一种聚酰亚胺纤维及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺(PI)纤维是一类在分子主链中含有酰亚胺环结构的纤维，具有耐高温(起始分解温度＞520℃)、耐低温(-269℃不会脆断)、耐溶剂性、耐紫外辐照、阻燃自熄、高尺寸稳定性、高电绝缘、低介电、低蠕变、低真空挥发度等优异的综合性能。在极端环境 (航空航天、深海作业、抢险救灾、国防军工等领域)下，可用作增强复合材料的增强体，有望替代其他高性能纤维，提升增强复合材料的使用领域、寿命和材料性能的可靠性。

聚酰亚胺纤维广泛的应用前景促进了国内聚酰亚胺纤维发展的热潮，但在应用过程中存在着各种问题，例如聚酰亚胺纤维增强复合材料的加工方法包括将聚酰亚胺纤维经过表面处理或修饰，再过短切机切割成短切纤维，用于热塑性材料的熔融共混挤出，但是由于聚酰亚胺纤维太过柔软，因此过短切机时容易弯折，造成切出的纤维长短不一。短切纤维的长度均匀性会影响诸如纤维增强树脂基复合材料等后续产品的力学性能等，因此该问题影响着聚酰亚胺纤维下游产品的应用。鉴于此，如何提高聚酰亚胺短切纤维的长度均匀性是亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的聚酰亚胺短切纤维难以切割均匀而导致长度均匀性差的问题，本发明的目的在于提供一种聚酰亚胺短切纤维及其制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种聚酰亚胺纤维增强材料，其由于包含本发明的聚酰亚胺短切纤维，可具有更好的力学性能等。

根据本发明的目的，本发明提供一种聚酰亚胺短切纤维，其目标长度为0.2mm～10mm 中的任一长度L，随机抽取100根，长度为L±0.5mm的根数占总根数的百分率＞90％，优选＞95％，更优选＞99％。换言之，超长纤维或超短纤维(超出L±0.5mm)占总根数的百分率不超过10％，优选不超过5％，更优选不超过1％。

本发明所提供的短切纤维长度均匀，且分散均匀，无并丝粘连现象，因此能够更好地应用于聚酰亚胺纤维下游产品，例如，聚酰亚胺纤维增强树脂基复合材料等。

本发明中，优选地，所述聚酰亚胺短切纤维的目标直径为1～30μm中的任一直径d，优选为10～18μm中的任一直径d，直径有效范围为d±3μm。直径有效范围是指直径变化范围，测试方法是随机抽取100根短切纤维，在光学显微镜下测试直径，求取平均值。所述聚酰亚胺短切纤维的吸水率小于1％，长期使用温度为300℃。

本发明中，优选地，所述聚酰亚胺短切纤维的目标长度为0.5mm～6mm中的任一长度L。

另一方面，本发明还提供一种聚酰亚胺短切纤维的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一：采用上浆剂，对聚酰亚胺纤维长丝进行表面上浆处理，得到上浆后的聚酰亚胺纤维，所述上浆剂为选自聚乙烯醇溶液、水性聚酰亚胺溶液、聚丙烯酸酯乳液、环氧乳液、聚氨酯乳液、间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL乳液)中的一种或多种，并加入分散剂进行改性；

步骤二：将所述上浆后的聚酰亚胺纤维通过集束设备进行集束并展平，得到展平后的聚酰亚胺纤维；

步骤三：将展平后的聚酰亚胺纤维送入短切设备进行加工，切成目标长度，得到聚酰亚胺短切纤维；