一種聚酰亞胺纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種聚酷亞胺纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚酷亞胺纖維是高性能纖維中的一種，具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐低溫、阻 燃、耐化學(xué)腐、耐福照等許多優(yōu)異的性能。廣泛應(yīng)用于航空航天、國(guó)防建設(shè)、海洋開發(fā)、體育 器材、防護(hù)用具、電纜、核工業(yè)、復(fù)合材料及防火阻燃材料等領(lǐng)域。
[0003] 現(xiàn)有的聚酷亞胺纖維的制備方法包括一步法和兩步法。一步法是指采用聚酷亞胺 溶液直接進(jìn)行紡絲，纖維經(jīng)初步拉伸后有一定的強(qiáng)度，去除溶劑后，進(jìn)行熱拉伸和熱處理。 該方法的優(yōu)點(diǎn)在于：紡織的原絲無需再進(jìn)行亞胺化，工藝流程短，所獲得的聚酷亞胺纖維具 有較高的力學(xué)性能。專利號(hào)為化02112048.X的中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)枮閁S4, 370, 290和US 5, 378, 420的美國(guó)專利都公開了此方法制備聚酷亞胺纖維。但是，一步法制備的聚酷亞胺纖 維雖然具有高強(qiáng)度和高模量的性能，但是由于溶劑的高毒性W及聚合物結(jié)構(gòu)的限制，不利 于工業(yè)化應(yīng)用。
[0004] 兩步法是先將二胺和二酢進(jìn)行縮聚反應(yīng)生成聚酷胺酸溶液，然后經(jīng)紡絲得到 聚酷胺酸纖維，再經(jīng)酷亞胺化和熱牽伸等工藝處理最后得到聚酷亞胺纖維。日本專利 JP03287815、JP04018115,中國(guó)專利CN101338462B都公開了此方法制備聚酷亞胺纖維。該 方法的優(yōu)點(diǎn)在于：解決了聚酷亞胺不溶不烙帶來的加工性難題，合成原料和溶劑種類多、毒 性小，且纖維中的殘留溶劑低，適用于工業(yè)生產(chǎn)。但是，兩步法雖然解決了聚酷亞胺不溶不 烙帶來的難加工性W及溶劑高毒性的問題，但是所制備的纖維的力學(xué)性能較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種聚酷亞胺纖維及其制備方法， 本發(fā)明提供的聚酷亞胺纖維的力學(xué)性能好，并且耐高溫。
[0006] 本發(fā)明提供了一種聚酷亞胺纖維，由二酢化合物與二胺化合物制備而成，所述二 胺化合物選自：
[0007]
V
[0008] 優(yōu)選的，所述二胺化合物還包括：
[0009]

中的一種或多種，
[0010] 其中，-M-選自-0-、-S-和-NH-中的一種或多種，-X-選自-0-、-S-和-NH-中的 一種或多種，-D-選自-0-、-S-和-NH-中的一種或多種，E選自-0-、-S-、-S02-、-CH2-、-C( CF3)2-、-C0-、
中的一種或多 種。
[0011] 優(yōu)選的，所述二酢化合物選自：
[0012]
中的一種或多種，
[0013] 其中，所述-A-選自-S-、-〇-、

[0014] 優(yōu)選的，所述二酢化合物與二胺化合物的摩爾比為1 : (0.8~1. 2)。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種聚酷亞胺纖維的制備方法，包括W下步驟：
[0016] A)將二酢化合物和二胺化合物進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到前驅(qū)體聚酷胺酸溶液；
[0017] B)將所述前驅(qū)體聚酷胺酸溶液依次進(jìn)行紡絲、酷亞胺化和熱牽伸，得到聚酷亞胺 纖維；
[0018] 所述二胺化合物選自：
[0019]

中的一種或多種。
[0020] 優(yōu)選的，所述二胺化合物還包括：
[0021]

中的一種或多種，
[0022] 其中，-M-選自-0-、-S-和-NH-中的一種或多種，-X-選自-0-、-S-和-NH-中的 一種或多種，-D-選自-0-、-S-和-NH-中的一種或多種，E選自-0-、-S-、-S02-、-CH2-、-C( CF3)2-、-C0-、
中的一種或 多種。
[0023] 優(yōu)選的，所述二酢化合物選自：
[0024]中的一種或多種， - .、. -
可口.
[00巧]其中，所述-A-選自-S-、-0-、

[0026] 優(yōu)選的，所述二酢化合物與二胺化合物的摩爾比為1 : (0. 8~1. 2)。
[0027] 優(yōu)選的，所述紡絲為濕法紡絲，所述濕法紡絲的噴絲板孔徑為Φ0. 04~Φ0. 4mm、 孔數(shù)為10~10000孔；所述濕法紡絲的噴拉比為1.1~6.0倍；所述濕法紡絲的速度5~ lOOm/min。
[0028] 優(yōu)選的，所述紡絲為干噴濕法紡絲，所述干噴濕法紡絲的噴絲板孔徑為Φ0. 04~ 巫0. 4mm、孔數(shù)為10~10000孔；所述干噴濕法紡絲的噴拉比為1. 1~7.ο倍；所述干噴濕 法紡絲的速度5~lOOm/min。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種聚酷亞胺纖維，由二酢化合物與二胺化合物 制備而成，所述二胺化合物選自：
[0030] 、
、
中的一種或多種。本發(fā) 明W具有特定的徑基雜環(huán)二胺共聚結(jié)構(gòu)的聚酷亞胺聚合物體系制備的聚酷亞胺纖維，制備 得到的聚酷亞胺纖維具有較高的強(qiáng)度和模量，并且耐高溫。另外，本發(fā)明制備的聚酷亞胺纖 維表面具有活性基團(tuán)，易與各種樹脂基體進(jìn)行粘接，制備的復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能。
[0031] 結(jié)果表明，本發(fā)明制備得到的聚酷亞胺纖維的強(qiáng)度高達(dá)5.IGPa，模量高達(dá) 215. 3GPa。聚酷亞胺纖維在氮?dú)夂涂諝夥諊?wt%的熱分解溫度分別為576°C和540°C， lOwt%的熱分解溫度分別為595°C和567°C。
【附圖說明】
[0032] 圖1為實(shí)施例1制備的聚酷亞胺纖維的電鏡掃描圖；
[0033] 圖2為實(shí)施例2制備得到的聚酷亞胺纖維FT-IR圖譜；
[0034] 圖3為實(shí)施例5制備得到的聚酷亞胺纖維的TGA曲線；
[0035] 圖4為實(shí)施例6制備得到的聚酷亞胺纖維的DMA曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 本發(fā)明提供了一種聚酷亞胺纖維，由二酢化合物與二胺化合物制備而成。其中，所 述二胺化合物選自：
[0037]
.、
中的一種或多種。
[0038] 優(yōu)選的，所述二胺化合物還可W包巧 、：

中的一種或多種，
[0039] 其中，-M-選自-0-、-S-和-NH-中的一種或多種，-X-選自-0-、-S-和-NH-中的 一種或多種，-D-選自-0-、-S-和-NH-中的一種或多種，E選自-0-、-S-、-S02-、-CH2-、-C(C F3)廠、-CO-、
?中的一種 或多種。
[0040] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述二胺化合物為2, 2'-雙（2-徑基-4-氨基 苯）-5, 5'-聯(lián)苯[1，2-d:1'，2'-d']二咪挫；在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，所述二胺化合物 為5-氨基-2-(2-徑基-4-氨基苯）苯并咪挫；在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，所述二胺化合 物為5-氨基-2-(2-徑基-5-氨基苯）苯并咪挫；在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，所述二胺化 合物為5-氨基-2-(2'-徑基-4'-氨基苯）苯并咪挫；在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，所述 二胺化合物為5-氨基-2-(2'-徑基-4'-氨基苯）苯并咪挫和5-氨基-2-(4-氨基苯）苯 并咪挫的混合二胺化合物；在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，所述二胺化合物為2,6-二（2-徑 基-4-氨基苯）化晚并[1，2-d成4-d' ]二咪挫和4, 4'-二氨基二苯酸的混合二胺化合物； 在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，所述二胺化合物為2, 5-二巧'-氨基-2'-苯并咪挫）-1，4-苯 二酪；在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，所述二胺化合物為5-氨基-2- (2-徑基-5-氨基苯）苯 并咪挫和對(duì)苯二胺的混合二胺。
[0041] 在本發(fā)明中，所述二酢化合物選自：
[0042]
中的一種或多種，
[0043] 其中，所述-A-選自-S-、-〇- !：
[0044] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述二酢化合物為4,4'-聯(lián)苯二??；在本發(fā)明的另一 些實(shí)施例中，所述二酢化合物為均苯四酸二酢。
[0045] 優(yōu)選的，所述二酢化合物與二胺化合物的摩爾比為1 : (0.8~1. 2)，更優(yōu)選為1 : (0. 9 ~1. 1)。
[0046] 本發(fā)明還提供了一種聚酷亞胺纖維的制備方法，包括W下步驟：
[0047]A)將二酢化合物和二胺化合物進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到前驅(qū)體聚酷胺酸溶液；
[0048] B)將所述前驅(qū)體聚酷胺酸溶液依次進(jìn)行紡絲、酷亞胺化和熱牽伸，得到聚酷亞胺 纖維；
[0049] 本發(fā)明首先將二酢化合物和二胺化合物進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到前驅(qū)體聚酷胺酸溶 液。
[0050] 具體的，將二酢化合物與二胺化合物溶解于溶劑中，攬拌，進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到前 驅(qū)體聚酷胺酸溶液。其中，所述聚合反應(yīng)的溫度為-10~40°C，所述聚合反應(yīng)的時(shí)間為1~ 40h。所述二酢化合物和二胺化合物的摩爾比為1 : (0.8~1. 2)，更優(yōu)選為1 : (0. 9~