一種干法紡絲制備聚酰亞胺纖維的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種干法紡絲制備聚酰亞胺纖維的方法，包括：(1)聚酰亞胺紡絲原液的制備；(2)干法紡絲；(3)熱拉伸。本發(fā)明解決了目前以二異氰酸甲苯酯為原料毒性太大且不易保存的難題，也可以通過干法紡絲工藝改善傳統(tǒng)濕法紡絲中纖維易結皮、纖維內部缺陷較多的缺點，從而改善了此纖維的力學性能，在制備聚酰亞胺纖維方面具有很大的潛力和優(yōu)勢，且適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種干法紡絲制備聚酰亞胺纖維的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于聚酰亞胺纖維領域，特別涉及了一種干法紡絲制備聚酰亞胺纖維的方 法。

【背景技術】
[0002] 芳香族聚酰亞胺纖維作為一種高性能纖維，以其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、耐溶劑性、化 學穩(wěn)定性能和突出的耐輻照性能，被廣泛應用于航空航天及微電子等領域，已成為現(xiàn)代工 業(yè)開發(fā)的熱門品種，其中最具代表性的就是在80年代中期，由奧地利LenzingAG推出的 P84纖維，憑借其優(yōu)異的阻燃性被廣泛應用于高溫過濾和防護服，該纖維是由二苯酮四酸 二酐（BTDA)和二異氰酸二苯甲烷酯（MDI)以及二異氰酸甲苯酯（TDI)制得，如國家發(fā)明 專利CN102617857A就曾提及該技術路線，但該技術路線中，所采用的原料二異氰酸甲苯酯 (TDI)常溫下為液體，不易保存，且毒性較大，價格也較為昂貴。如果摒棄以二異氰酸酯和二 酐反應生成聚酰亞胺的技術路線，而采用其對應的二胺與二酐反應生成聚酰亞胺的技術路 線，就同樣可以得到此化學結構的聚酰亞胺，且所用二胺單體不僅毒性小，成本低廉，方便 保存，有利于聚酰亞胺纖維的工業(yè)化生產(chǎn)。
[0003] -種利用液晶紡絲制備聚酰亞胺的方法（CN102586930A)就是以二胺和二酐通過 一步法反應制得聚酰亞胺漿液，然后紡制成纖維，并取得了突破。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種干法紡絲制備聚酰亞胺纖維的方法，該方法解決了目前以二異 氰酸甲苯酯為原料毒性太大且不易保存的難題，也可以通過干法紡絲工藝改善傳統(tǒng)濕法紡 絲中纖維易結皮、纖維內部缺陷較多的缺點，從而改善了此纖維的力學性能。
[0005] 本發(fā)明的一種干法紡絲制備聚酰亞胺纖維的方法，包括：
[0006] (1)在0?5°C氮氣保護下，將摩爾比為1:0. 95?1.05的二胺與二酐單體加入到 N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺中，加入復配添加劑，在氮氣保護下攪拌聚 合3?5h;然后滴入化學環(huán)化催化劑，采用階段升溫、攪拌，在100?120°C聚合1?3h， 120?150°C聚合1?3h，120?195°C聚合2?5h，得到聚酰亞胺紡絲原液：其中，反應單 體質量和占反應物總質量的10?35% ;
[0007] (2)將上述紡絲原液脫泡、經(jīng)計量泵輸送至紡絲組件，采用干法紡絲制備聚酰亞胺 初生纖維；其中，干法紡絲工藝參數(shù)為：噴絲頭溫度60?90°C，熱風溫度130?300°C，甬道 溫度150?290°C，甬道長度為16?20m，紡絲風量40?60m3/min，甬道上下出口的風量配 比為60/40?70/30,卷繞速度為100?200m/min;
[0008] (3)將上述聚酰亞胺初生纖維干燥、熱拉伸，即得聚酰亞胺纖維。
[0009] 所述步驟（1)中的二胺單體為摩爾比9:1?5:5的2, 6-二氨基甲苯2, 6-TDA和 4, 4 ' -二氨基二苯基甲烷MDA或者2, 4-二氨基甲苯2, 4-TDA和4, 4 ' -二氨基二苯基甲烷 MDA;二酐單體為二苯甲酮四酸二酐BTDA。
[0010] 所述步驟（1)中的復配添加劑為LiCl或CaCl2，質量占反應物總質量的0. 2? 8%。
[0011] 所述步驟（1)中的化學環(huán)化催化劑為異喹啉，質量占反應物總質量的2?10%。 [0012] 所述步驟（1)中的聚酰亞胺紡絲原液的結構式為：
[0013]

【權利要求】
1. 一種干法紡絲制備聚酰亞胺纖維的方法，包括： (1) 在O?5°C氮氣保護下，將摩爾比為1:0. 95?1. 05的二胺與二酐單體加入到N-甲 基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺中，加入復配添加劑，在氮氣保護下攪拌聚合 3?5h ;然后滴入化學環(huán)化催化劑，采用階段升溫、攪拌，在100?120°C聚合1?3h，120? 150°C聚合1?3h，120?195°C聚合2?5h，得到聚酰亞胺紡絲原液：其中，反應單體質量 和占反應物總質量的10?35% ; (2) 將上述紡絲原液脫泡、經(jīng)計量泵輸送至紡絲組件，采用干法紡絲制備聚酰亞胺初生 纖維；其中，干法紡絲工藝參數(shù)為：噴絲頭溫度60?90°C，熱風溫度130?300°C，甬道溫度 150?290°C，甬道長度為16?20m，紡絲風量40?60m3/min，甬道上下出口的風量配比為 60/40 ?70/30,卷繞速度為 100 ?200m/min ; (3) 將上述聚酰亞胺初生纖維干燥、熱拉伸，即得聚酰亞胺纖維。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種干法紡絲制備聚酰亞胺纖維的方法，其特征在于：所述 步驟（1)中的二胺單體為摩爾比9:1?5:5的2, 6-二氨基甲苯2, 6-TDA和4, 4' -二氨基 二苯基甲烷MDA或者2, 4-二氨基甲苯2, 4-TDA和4, 4 ' -二氨基二苯基甲烷MDA ;二酐單體 為二苯甲酮四酸二酐BTDA。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種干法紡絲制備聚酰亞胺纖維的方法，其特征在于：所述 步驟（1)中的復配添加劑為LiCl或CaCl2，質量占反應物總質量的0. 2?8%。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種干法紡絲制備聚酰亞胺纖維的方法，其特征在于：所述 步驟（1)中的化學環(huán)化催化劑為異喹啉，質量占反應物總質量的2?10%。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種干法紡絲制備聚酰亞胺纖維的方法，其特征在于：所述 步驟（1)中的聚酰亞胺紡絲原液的結構式為：
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種干法紡絲制備聚酰亞胺纖維的方法，其特征在于：所述 步驟（3)中的干燥溫度為KKTC，干燥時間為1?3h。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種干法紡絲制備聚酰亞胺纖維的方法，其特征在于：所 述步驟（3)中的熱拉伸具體工藝參數(shù)為：在氮氣氛圍中，熱管1?5m，熱拉伸溫度350? 550°C，拉伸倍率1?8倍。
【文檔編號】D01F1/10GK104357944SQ201410621048
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權日:2014年11月6日
【發(fā)明者】張清華, 譚文軍, 王士華, 徐園, 趙昕, 李振濤, 董杰, 王永生, 許明潔 申請人:東華大學