技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于高性能纖維技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高聚酰亞胺纖維強(qiáng)度、模量、熱穩(wěn)定性和抗水性能的方法。
背景技術(shù)：
聚酰亞胺纖維是高技術(shù)纖維的重要品種之一，以其優(yōu)異的介電性能、耐輻射性能以及較高的強(qiáng)度和模量，有望在現(xiàn)代航空、軍事、航海、環(huán)境工程、汽車工業(yè)、微電子等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展對材料性能提出了更高的要求，現(xiàn)有商業(yè)化的聚酰亞胺纖維的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高（鄭偉峰,周來水,譚昌柏等.高性能纖維和樹脂發(fā)展現(xiàn)狀[J].西安文理學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2013,16(1):27-31.）。而普通聚酰亞胺的抗水性普遍比較差,已經(jīng)無法滿足微電子行業(yè)的需求（熊磊，含硅脂環(huán)族二酐與可溶性、低吸濕性聚酰亞胺的合成與性能研究[D]南昌大學(xué),2011.）
如何提高聚酰亞胺纖維的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性，降低吸濕性以提高抗水性能等是目前亟待解決的問題（ 朱璇,錢明球,虞鑫海等.聚酰亞胺及其纖維的研究與開發(fā)進(jìn)展()[J].合成技術(shù)及應(yīng)用,2013,28(2):24-29；張春玲,邱雪鵬,薛彥虎等. 牽伸倍率對聯(lián)苯型聚酰亞胺纖維形貌取向及性能的影響[J]. 高等學(xué)?；瘜W(xué)報(bào),2011.32(4):952-955.）。目前改善提高聚酰亞胺纖維性能的方法通常在其前聚體聚酰胺酸的合成中引入新型的二胺或二酐單體，通過改變聚酰亞胺結(jié)構(gòu)改善提高聚酰亞胺纖維性能，或通過聚酰亞胺合成工藝、紡絲技術(shù)的改進(jìn)提高聚酰亞胺纖維性能。但二胺、二酐單體制備工藝復(fù)雜、成本高，而僅通過合成工藝、紡絲技術(shù)的改進(jìn)來提高酰亞胺纖維性能的收效不明顯。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對材料的種類和性能提出了更高要求，傳統(tǒng)的單一材料已不能滿足需求。因此，運(yùn)用分子設(shè)計(jì)和分子工程思想進(jìn)行多種功能材料的雜化，以實(shí)現(xiàn)材料之間的性能互補(bǔ)和優(yōu)化已成為現(xiàn)代材料研究的方向。有機(jī)/無機(jī)雜化材料是近年來發(fā)展起來的一種新型材料，有機(jī)/無機(jī)雜化材料不同于傳統(tǒng)意義上的復(fù)合材料，它的有機(jī)相與無機(jī)相微區(qū)尺寸均在納米范圍內(nèi)，有的甚至是分子水平級的，通過摻雜少量的無機(jī)組分改善或提高高分子材料的性能。有機(jī)/無機(jī)雜化材料克服了單一材料和傳統(tǒng)復(fù)合材料性能上的缺陷，它兼具有機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)與無機(jī)材料的的優(yōu)點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提高聚酰亞胺纖維強(qiáng)度、模量、熱穩(wěn)定性和抗水性能的方法，該方法工藝簡單，成本低，效果明顯，適用于各種二胺、二酐單體制備聚酰亞胺纖維，應(yīng)用前景廣闊。
本發(fā)明提供了一種提高聚酰亞胺纖維強(qiáng)度、模量、熱穩(wěn)定性和抗水性能的方法，在聚酰亞胺纖維中加入5%～10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米二氧化硅，通過二氧化硅與聚酰亞胺的雜化及其相應(yīng)的制備技術(shù)提高聚酰亞胺纖維的強(qiáng)度、模量、熱穩(wěn)定性和抗水性能。
本發(fā)明提供的提高聚酰亞胺纖維強(qiáng)度、模量、熱穩(wěn)定性和抗水性能的方法，包括以下步驟：
（1）納米二氧化硅的表面改性處理：將納米二氧化硅加入到溶有偶聯(lián)劑的乙醇溶液中，調(diào)節(jié)混合液pH值至3～5，攪拌1～1.5小時，超聲分散30～50分鐘，再攪拌30～50分鐘后離心分離，經(jīng)無水乙醇洗滌、抽濾3～4次后放入烘箱中烘干，將烘干的粉體研磨得到表面改性的納米二氧化硅
（2）聚酰胺酸/二氧化硅雜化溶液的制備：將計(jì)量的步驟（1）所得表面改性納米二氧化硅粉體加入到盛有有機(jī)溶劑的反應(yīng)器中，加入計(jì)量的偶聯(lián)劑，進(jìn)行機(jī)械攪拌與超聲分散，充分?jǐn)嚢璺稚⒑?，停止超聲分散，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入計(jì)量的二胺單體，充分?jǐn)嚢柚炼吠耆芙夂?，按?jì)量的摩爾比，分2~4批次加入二酐單體，在0℃~28℃持續(xù)攪拌反應(yīng)15 ~18小時，制備得聚酰胺酸/二氧化硅雜化溶液；
（3）將所述聚酰胺酸/二氧化硅雜化溶液進(jìn)行真空脫泡，再經(jīng)200 ~300目絲網(wǎng)過濾后作為紡絲溶液；
（4）將所述紡絲溶液采用濕法紡絲與濕牽伸工藝或干濕法紡絲與濕牽伸工藝制備得聚酰胺酸/二氧化硅雜化纖維；
（5）將所述聚酰胺酸/二氧化硅雜化纖維進(jìn)行熱酰亞胺化和熱牽伸處理得到聚酰亞胺/二氧化硅雜化纖維。
上述方法中，步驟（1）和步驟（2）中所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，步驟（2）中加入的偶聯(lián)劑的質(zhì)量為納米二氧化硅質(zhì)量的1%～4%。
上述方法中，步驟（2）中所述有機(jī)溶劑為N,N′-二甲基甲酰胺、N,N′-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亞砜中的一種或幾種的混合物。
上述方法中，步驟（2）中二胺單體與二酐單體總摩爾比為1：1.0～1.08；雜化溶液中單體固含量為10%~25%。
上述方法中，步驟（4）中所述濕法紡絲與濕牽伸工藝，即紡絲溶液從噴絲孔噴出后，經(jīng)過凝固浴凝固、濕牽伸、水洗浴水洗、卷繞收絲，得聚酰胺酸/二氧化硅雜化纖維；所述干濕法紡絲與濕牽伸工藝，即紡絲溶液從噴絲孔噴出，經(jīng)過10mm～60mm空氣層后，再經(jīng)過凝固浴凝固、濕牽伸、水洗浴水洗、卷繞收絲，得聚酰胺酸/二氧化硅雜化纖維。
上述方法中，步驟（4）中所述濕牽伸牽伸倍數(shù)為1～5倍，紡絲速度為5~20米/分鐘。
上述方法中，步驟（4）中所述凝固浴為二甲基亞砜、N,N′-二甲基甲酰胺、N,N′-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮等有機(jī)溶劑與水的混合溶液，有機(jī)溶劑與水的體積比為：1：9～3：7，凝固浴溫度為2℃～28℃。
上述方法中，步驟（5）中所述熱酰亞胺化處理為在真空或氮?dú)獗Ｗo(hù)下，對聚酰胺酸/二氧化硅雜化纖維進(jìn)行階梯式升溫與保溫?zé)崽幚?，所述階梯式升溫與保溫?zé)崽幚頌?，?℃～5℃/分鐘升溫速率升溫至120℃～130℃后，保溫30～60分鐘，然后按相同的升溫速率升溫，每升溫50℃～60℃后保溫30～60分鐘，直至300℃～550℃。
上述方法中，步驟（5）中所述熱牽伸處理的牽伸溫度為350℃～550℃，熱牽伸倍數(shù)1～3.5倍。
本發(fā)明具有以下的創(chuàng)新性和有益效果：
1、本發(fā)明提供了一種提高聚酰亞胺纖維強(qiáng)度、模量、熱穩(wěn)定性和抗水性能的方法， 迄今未見相同或相似報(bào)道。
2、本發(fā)明采用無機(jī)納米二氧化硅與聚酰亞胺雜化方法以及獨(dú)特的紡絲與濕牽伸、階梯式升溫與保溫?zé)崽幚?、熱牽伸等工藝技術(shù)，不僅使得聚酰亞胺纖維的力學(xué)、熱穩(wěn)定性、抗水等性能得到明顯提高，而且工藝簡單，成本低，適用于各種二胺、二酐單體制備聚酰亞胺纖維。
3、本發(fā)明提供的聚酰亞胺/二氧化硅雜化纖維克服了單一材料纖維和傳統(tǒng)復(fù)合材料纖維性能上的缺陷，兼具有機(jī)材料與無機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于航空航天、環(huán)境工程、汽車工業(yè)、交通建筑等領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊。
附圖說明
圖1 為本發(fā)明實(shí)施例提供的聚酰亞胺纖維的熱重分析圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍。因此，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種修改或等同替換，但這些等價(jià)形式同樣落于本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
實(shí)施例1
將20g納米SiO2加入到溶有20mL硅烷偶聯(lián)劑KH-550的200mL乙醇溶液中，調(diào)節(jié)混合液pH至3，攪拌1小時，超聲分散30分鐘，再攪拌30分鐘后離心分離，經(jīng)無水乙醇洗滌、抽濾3次后放入真空烘箱中烘干，將烘干的粉體研磨得到表面改性的納米二氧化硅。
稱取9.56g上述經(jīng)表面改性的SiO2加入到盛有N,N′-二甲基乙酰胺的四口燒瓶中，加入0.096g偶聯(lián)劑KH-550，進(jìn)行機(jī)械攪拌和超聲分散，當(dāng)SiO2充分分散后，停止超聲分散，通入氮?dú)?，加?02.163g 4,4'-二氨基二苯醚，充分?jǐn)嚢柚炼吠耆芙?，在氮?dú)獗Ｗo(hù)和攪拌狀態(tài)下，按二胺與二酐 1：1的摩爾比將110.72 g均苯四甲酸二酐分3批次加入，控制N,N′-二甲基乙酰胺總量為669mL，0℃～5℃攪拌反應(yīng)18小時，得到單體固含量為25%的聚酰胺酸/二氧化硅雜化溶液。
將上述聚酰胺酸/二氧化硅雜化溶液真空脫泡、300目絲網(wǎng)過濾后，采用濕法紡絲與濕牽伸工藝進(jìn)行紡絲，紡絲溶液從孔徑為0.2mm的噴絲孔噴出后進(jìn)入凝固浴，經(jīng)凝固浴凝固、濕牽伸、水洗浴水洗、卷繞收絲，得聚酰胺酸/二氧化硅雜化纖維。所述濕牽伸倍數(shù)1倍, 紡絲速度為5米/分鐘，凝固浴組成為N,N′-二甲基乙酰胺和水，體積比1：9，凝固浴溫度為2℃～4℃。
將所得聚酰胺酸/二氧化硅雜化纖維送入熱處理爐中，在真空條件下，按1℃/分鐘升溫速率升溫至120℃后，保溫60分鐘，然后按相同的升溫速率升溫，每升溫60℃后保溫60分鐘，直至360℃。將經(jīng)過熱酰亞胺化工藝處理后的纖維在400℃時牽伸1倍，得到SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的聚酰亞胺/二氧化硅雜化纖維。
對所得聚酰亞胺/二氧化硅雜化纖維進(jìn)行測試，其拉伸強(qiáng)度為0.59GPa，模量為7.97GPa，吸水率為1.31%。
對所得聚酰亞胺/二氧化硅雜化纖維進(jìn)行熱重分析，結(jié)果參見圖1，由圖1可知，實(shí)施例1所得聚酰胺酸/二氧化硅雜化纖維質(zhì)量損失5%時的溫度為549.5℃。
實(shí)施例2
雜化溶液制備過程中加入的經(jīng)表面改性的SiO2為19.12g， KH-550為0.1912 g，其余同實(shí)施例1，得SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的聚酰亞胺/二氧化硅雜化纖維。
對所得雜化纖維進(jìn)行測試，其拉伸強(qiáng)度為0.65GPa，模量為8.12 GPa，吸水率為0.97%。
比較例l
雜化溶液制備過程中未加入納米SiO2和偶聯(lián)劑，其余同實(shí)施例1。對制得的未經(jīng)雜化聚酰亞胺纖維進(jìn)行測試，其斷裂強(qiáng)度為0.37 GPa，模量為4.07 GPa，吸水率為3.74%。
對所得未雜化的聚酰亞胺纖維進(jìn)行熱重分析，結(jié)果參見圖1，由圖1可知，比較例1所得聚酰胺酸纖維質(zhì)量損失5%時的溫度為507.3℃。
由比較例l可知，通過納米二氧化硅與聚酰亞胺的雜化的方法，使得聚酰亞胺/二氧化硅雜化纖維的強(qiáng)度、模量和熱穩(wěn)定性比未雜化的聚酰亞胺纖維有了很大的提高，而吸水率則明顯下降，表明聚酰亞胺纖維的抗水性能得到明顯提高。
實(shí)施例3
將實(shí)施例1所得聚酰胺酸/二氧化硅雜化溶液，經(jīng)真空脫泡、200目絲網(wǎng)過濾后，采用濕法紡絲與濕牽伸工藝進(jìn)行紡絲，噴絲孔孔徑為0.8mm，濕牽伸倍數(shù)3倍, 紡絲速度為15米/分鐘，凝固浴組成為N,N′-二甲基乙酰胺和水，體積比3：7，凝固浴溫度為10℃～12℃。
將所得聚酰胺酸/二氧化硅雜化纖維在真空條件下進(jìn)行階梯式升溫、保溫?zé)崽幚?，?℃/分鐘升溫速率升溫至130℃后，保溫30分鐘，然后按相同的升溫速率升溫，每升溫50℃后保溫30分鐘，直至380℃，將經(jīng)過熱酰亞胺化工藝處理后的纖維在500℃時牽伸3倍，得到SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的聚酰亞胺/二氧化硅雜化纖維。對所得雜化纖維進(jìn)行測試，其斷裂強(qiáng)度為0.78GPa，模量為13.18 GPa，吸水率為1.28%。
比較例2
雜化溶液制備過程中未加入納米SiO2和偶聯(lián)劑，其余同實(shí)施例3。對制得的未經(jīng)雜化聚酰亞胺纖維進(jìn)行測試，其斷裂強(qiáng)度為0.49 GPa，模量為6.84 GPa，吸水率為3.55%。
由比較例2可知，在聚酰亞胺纖維中摻雜無機(jī)納米二氧化硅，提高了纖維的強(qiáng)度、模量和熱穩(wěn)定性，而降低了吸水率，即抗水性能得到明顯提高。
實(shí)施例4
將25g納米SiO2加入到溶有25mL硅烷偶聯(lián)劑KH-590的200mL乙醇溶液中，調(diào)節(jié)混合液pH至4，攪拌1.5小時，超聲分散50分鐘，再攪拌50分鐘后離心分離、抽濾，經(jīng)無水乙醇洗滌、抽濾4次后放入真空烘箱中烘干，將烘干的粉體研磨得到表面改性的納米二氧化硅。
分別將上述經(jīng)表面改性的SiO2 7.883g 和0.315 g偶聯(lián)劑KH-590加入到N,N'-二甲基甲酰胺中，進(jìn)行機(jī)械攪拌和超聲分散，當(dāng)SiO2充分分散后，停止超聲分散，通入氮?dú)?，?,4’-二氨基二苯醚：3,3',4,4'-聯(lián)苯四甲酸二酐：均苯四甲酸二酐=1：0.5：0.58的摩爾配比，加入4,4’-二氨基二苯醚(0.25mol)，待二胺完全溶解后，分3批次分別加入加入3,3',4,4'-聯(lián)苯四甲酸二酐(0.125mol)和均苯四甲酸二酐(0.145mol)，控制N,N’-二甲基甲酰胺總量，使單體固含量為15%， 10～15℃攪拌反應(yīng)15小時，得到聚酰胺酸/二氧化硅雜化溶液。
將上述聚酰胺酸/二氧化硅雜化溶液真空脫泡、300目絲網(wǎng)過濾后，采用干濕法紡絲與濕牽伸工藝，即紡絲溶液從孔徑為0.8mm的噴絲孔噴出，經(jīng)過10mm空氣層后，進(jìn)入凝固浴，經(jīng)凝固浴凝固、濕牽伸、水洗浴水洗、卷繞收絲，得聚酰胺酸/二氧化硅雜化纖維。所述濕牽伸倍數(shù)2倍, 紡絲速度為20米/分鐘，凝固浴組成為N,N′-二甲基甲酰胺和水，體積比2.5：7.5，凝固浴溫度為19℃～20℃。
將所述聚酰胺酸/二氧化硅雜化纖維在真空條件下，進(jìn)行階梯式升溫、保溫?zé)崽幚?，?℃/分鐘升溫速率升溫至120℃后，保溫50分鐘，然后按相同的升溫速率升溫，每升溫60℃后保溫50分鐘，直至300℃，將經(jīng)過熱酰亞胺化工藝處理后的纖維在350℃時牽伸3.5倍，得SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%聚酰亞胺/二氧化硅雜化纖維。對所得雜化纖維進(jìn)行測試，其斷裂強(qiáng)度為1.27GPa，模量為25.57 GPa。
實(shí)施例5
將25g納米SiO2加入到溶有25mL硅烷偶聯(lián)劑Si-69的180mL乙醇溶液中，調(diào)節(jié)混合液pH至5，攪拌1.5小時，超聲分散40分鐘，再攪拌40分鐘后離心分離，經(jīng)無水乙醇洗滌、抽濾3次后放入真空烘箱中烘干，將烘干的粉體研磨得到表面改性的納米二氧化硅。
將上述經(jīng)表面改性的SiO2 14.274g 和0.471g Si-69加入到N-甲基-2-吡咯烷酮中，進(jìn)行機(jī)械攪拌和超聲分散，當(dāng)SiO2充分分散后，停止超聲分散，通入氮?dú)猓?,4′-二氨基二苯醚：對苯二胺：3,3',4,4'-聯(lián)苯四甲酸二酐=1：3.5：4.53的摩爾配比，先將4,4’-二氨基二苯醚(0.1mol)和對苯二胺(0.35mol)加入，充分?jǐn)嚢柚炼吠耆芙?，在氮?dú)獗Ｗo(hù)和攪拌狀態(tài)下，再將均苯四甲酸二酐(0.453mol)分4批次加入，并使單體固含量為10%，23℃～28℃攪拌反應(yīng)17小時，得到聚酰胺酸/二氧化硅雜化溶液。
將上述聚酰胺酸/二氧化硅雜化溶液真空脫泡、200目絲網(wǎng)過濾后，采用干濕法紡絲與濕牽伸工藝，即紡絲溶液從孔徑為0.8mm的噴絲孔噴出，經(jīng)過60mm空氣層后，進(jìn)入凝固浴，經(jīng)凝固浴凝固、濕牽伸、水洗浴水洗、卷繞收絲，得聚酰胺酸/二氧化硅雜化纖維。所述濕牽伸倍數(shù)5倍, 紡絲速度為15米/分鐘，凝固浴組成為N-甲基-2-吡咯烷酮和水，體積比2：8，凝固浴溫度為25℃～28℃。
將所述聚酰胺酸/二氧化硅雜化纖維在氮?dú)夥諊校M(jìn)行階梯式升溫與保溫?zé)崽幚?，?℃/分鐘升溫速率升溫至130℃后，保溫60分鐘，然后按相同的升溫速率升溫，每升溫60℃后保溫60分鐘，直至550℃。將經(jīng)過熱酰亞胺化工藝處理后的纖維在550℃時牽伸2倍，得到SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.2%的聚酰亞胺/二氧化硅雜化纖維。
所得雜化纖維其斷裂強(qiáng)度為2.45GPa，模量為47.27 GPa，吸水率為1.02%。
實(shí)施例6
所用硅烷偶聯(lián)劑為A-171，其余同實(shí)施例5。
所得雜化纖維其斷裂強(qiáng)度為2.41GPa，模量為49.31 GPa，吸水率為1.12%。
比較例3
雜化溶液制備過程中未加入納米SiO2和偶聯(lián)劑，其余同實(shí)施例5。對制得的未雜化聚酰亞胺纖維進(jìn)行測試，其斷裂強(qiáng)度為1.13 GPa，模量為24.15 GPa，吸水率為3.02%。
由比較例3可知，通過納米二氧化硅與聚酰亞胺的雜化的方法，使得聚酰亞胺/二氧化硅雜化纖維的強(qiáng)度、模量和熱穩(wěn)定性比未雜化的聚酰亞胺纖維有了很大的提高，而吸水率則明顯下降，表明聚酰亞胺纖維的抗水性能得到明顯提高。
實(shí)施例7
將8.492 g實(shí)施例5制備的經(jīng)表面改性的SiO2 和0.212gSi-69加入到二甲基亞砜中，進(jìn)行機(jī)械攪拌和超聲分散，當(dāng)SiO2充分分散后，停止超聲分散，通入氮?dú)?，?,4'-二氨基二苯醚：3,3'-二甲基聯(lián)苯胺：均苯四甲酸二酐：3,3'4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐=1：0.25：1：0.25的摩爾配比，加入4,4'-二氨基二苯醚（0.25mol）和3,3'-二甲基聯(lián)苯胺（0.0625mol），充分?jǐn)嚢柚炼吠耆芙猓诘獨(dú)獗Ｗo(hù)和攪拌狀態(tài)下，再分別將均苯四甲酸二酐(0.25mol) 和3,3'4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐（0.0625mol）分2批次加入，并使單體固含量為12%， 10～15℃攪拌反應(yīng)18小時，得到聚酰胺酸/二氧化硅雜化溶液。
將上述聚酰胺酸/二氧化硅雜化溶液真空脫泡、300目絲網(wǎng)過濾后，采用干濕法紡絲與濕牽伸工藝，即紡絲溶液從孔徑為0.6mm的噴絲孔噴出，經(jīng)過30mm空氣層后，進(jìn)入凝固浴，經(jīng)凝固浴凝固、濕牽伸、水洗浴水洗、卷繞收絲，得聚酰胺酸/二氧化硅雜化纖維。所述濕牽伸倍數(shù)2倍, 紡絲速度為12米/分鐘，凝固浴組成為二甲基亞砜和水，體積比2.5：7.5，凝固浴溫度為15℃～17℃。
將所得聚酰胺酸/二氧化硅雜化纖維在真空條件下，進(jìn)行階梯式升溫與保溫?zé)崽幚?，?℃/分鐘升溫速率升溫至120℃后，保溫30分鐘，然后按相同的升溫速率升溫，每升溫50℃后保溫30分鐘，直至370℃。將經(jīng)過熱酰亞胺化工藝處理后的纖維在500℃時牽伸2.5倍，得到SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.7%的聚酰亞胺/二氧化硅雜化纖維。
所得SiO2含量為6.7%聚酰亞胺/二氧化硅雜化纖維其斷裂強(qiáng)度為2.07GPa，模量為35.85 GPa。
實(shí)施例8
將20g納米SiO2加入到溶有16mL硅烷偶聯(lián)劑A-151的170mL乙醇溶液中，調(diào)節(jié)混合液pH至5，攪拌1.2小時，超聲分散40分鐘，再攪拌40分鐘后離心分離，經(jīng)無水乙醇洗滌、抽濾2次后放入真空烘箱中烘干，將烘干的粉體研磨得到表面改性的納米二氧化硅。
將10.515g上述經(jīng)表面改性的SiO2和0.263g A-151加入到體積比為1：1的N,N′-二甲基甲酰胺與N,N′-二甲基乙酰胺的混合溶劑中，進(jìn)行機(jī)械攪拌和超聲分散，當(dāng)SiO2充分分散后，停止超聲分散，通入氮?dú)?，?,4′-二氨基二苯醚：均苯四甲酸二酐=1：1.06的摩爾配比，先將4,4’-二氨基二苯醚(0.5mol)加入，攪拌至二胺完全溶解，在氮?dú)獗Ｗo(hù)和攪拌狀態(tài)下，再將均苯四甲酸二酐(0.53mol)分2批次加入，使單體固含量為15%，12℃～18℃攪拌反應(yīng)17小時，得到聚酰胺酸/二氧化硅雜化溶液。
將聚酰胺酸/二氧化硅雜化溶液真空脫泡、200目絲網(wǎng)過濾后，采用干濕法紡絲與濕牽伸工藝，即紡絲溶液從孔徑為0.6mm的噴絲孔噴出，經(jīng)過20mm空氣層后，進(jìn)入凝固浴，經(jīng)凝固浴凝固、濕牽伸、水洗浴水洗、卷繞收絲，得聚酰胺酸/二氧化硅雜化纖維。所述濕牽伸倍數(shù)2.5倍, 紡絲速度為10米/分鐘，凝固浴組成為N,N′-二甲基甲酰胺、N,N′-二甲基乙酰胺和水，體積比1：1：8，凝固浴溫度為14℃～15℃。
將所述聚酰胺酸/二氧化硅雜化纖維在氮?dú)夥諊?，進(jìn)行階梯式升溫與保溫?zé)崽幚?，?℃/分鐘升溫速率升溫至120℃后，保溫40分鐘，然后按相同的升溫速率升溫，每升溫50℃后保溫40分鐘，直至420℃。將經(jīng)過熱酰亞胺化工藝處理后的纖維在400℃時牽伸2倍，得到SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.5%的聚酰亞胺/二氧化硅雜化纖維。
對所得聚酰亞胺/二氧化硅雜化纖維進(jìn)行測試，其拉伸強(qiáng)度為0.62GPa，模量為13.73GPa。