[发明专利]提高聚酰亚胺纤维强度、模量、热稳定性和抗水性的方法

摘要

本发明提供了一种提高聚酰亚胺纤维强度、模量、热稳定性和抗水性的方法，在聚酰亚胺纤维中加入经表面改性处理的纳米二氧化硅，通过二氧化硅与聚酰亚胺的杂化及其相应的纺丝与湿牵伸、热酰亚胺化和热牵伸处理等工艺技术，有效提高了聚酰亚胺纤维的强度、模量、热稳定性和抗水性能。本发明的方法操作简单，成本低，效果明显，适用于各种二胺、二酐单体制备聚酰亚胺纤维，克服了单一材料纤维和传统复合材料纤维性能上的缺陷，兼具有机材料与无机材料的优点，可广泛应用于航空航天、环境工程、汽车工业、交通建筑等领域。

主权项

一种提高聚酰亚胺纤维强度、模量、热稳定性和抗水性的方法，其特征是：加入纳米二氧化硅，通过纳米二氧化硅与聚酰亚胺的杂化，提高聚酰亚胺纤维的强度、模量、热稳定性和抗水性能；包括以下步骤：(1)纳米二氧化硅的表面改性处理：将纳米二氧化硅加入到溶有偶联剂的乙醇溶液中，调节混合液pH值至3～5，搅拌1～1.5小时，超声分散30～50分钟，再搅拌30～50分钟后离心分离，经无水乙醇洗涤、抽滤3～4次后放入烘箱中烘干，将烘干的粉体研磨得到表面改性的纳米二氧化硅；(2)聚酰胺酸/二氧化硅杂化溶液的制备：将计量的步骤(1)所得表面改性纳米二氧化硅粉体加入到盛有有机溶剂的反应器中，加入计量的偶联剂，进行机械搅拌与超声分散，充分搅拌分散后，停止超声分散，在氮气保护下，加入计量的二胺单体，充分搅拌至二胺完全溶解后，按计量的摩尔比，分2～4批次加入二酐单体，在0℃～28℃持续搅拌反应15～18小时，制备得聚酰胺酸/二氧化硅杂化溶液；(3)将所述聚酰胺酸/二氧化硅杂化溶液进行真空脱泡，再经200～300目丝网过滤后作为纺丝溶液；(4)将所述纺丝溶液采用湿法纺丝与湿牵伸工艺或干湿法纺丝与湿牵伸工艺制备得聚酰胺酸/二氧化硅杂化纤维；(5)将所述聚酰胺酸/二氧化硅杂化纤维进行热酰亚胺化和热牵伸处理得到聚酰亚胺/二氧化硅杂化纤维。