一种热酰亚胺化制备聚酰亚胺纤维的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106958047A(43)申请公布日2017.07.18(21)申请号201710221575.X(22)申请日2017.04.06(71)申请人中国科学院长春应用化学研究所地址130022吉林省长春市人民大街5625号(72)发明人杨文轲姬相玲刘巍张恩菘刘芳芳邱雪鹏(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人赵青朵(51)Int.Cl.D01F6/74(2006.01)D01F6/78(2006.01)D01D10/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种热酰亚胺化制备聚酰亚胺纤维的方法(57)摘要本发明提供了一种聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：将聚酰胺酸纤维直接在350～500℃条件下，热处理15～60s，得到聚酰亚胺纤维。本发明采用两步法，以聚酰胺酸纤维为原料，采用“高温短时间”的热酰亚胺化的方式制备聚酰亚胺纤维，大大提高了聚酰亚胺纤维的力学性能；制备过程仅通过温度和时间两个参数即可进行调控，大大简化了控制过程，使不同批次纤维产品的品质更加稳定，生产也更为流畅，提高了生产效率；同时，本发明不需要特殊的加热设备，可以直接利用商业化的热炉或热甬道实现。CN106958047ACN106958047A权利要求书1/1页1.一种聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚酰胺酸纤维直接在350～500℃条件下，热处理15～60s，得到聚酰亚胺纤维。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体为：A)采用二胺化合物和二酐化合物制备聚酰胺酸纺丝液；B)采用上述聚酰胺酸纺丝液进行纺丝，得到聚酰胺酸纤维；C)将上述聚酰胺酸纤维直接在350～500℃条件下，热处理30～60s，进行热酰亚胺化，得到聚酰亚胺纤维。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述二胺化合物和二酐化合物的摩尔比为1:(0.95～1.05)。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述二胺化合物与二酐化合物进行聚合反应的温度为-10～70℃，反应时间为2～24h。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述聚酰胺酸纺丝液的固含量为10％～25％。6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述纺丝为溶液纺丝法。7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述纺丝前还包括：对所述聚酰胺酸纺丝液进行过滤和真空脱泡处理。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体为：将聚酰胺酸纤维直接在400～450℃条件下，在氮气保护下，热处理15～30s，得到聚酰亚胺纤维。2CN106958047A说明书1/5页一种热酰亚胺化制备聚酰亚胺纤维的方法技术领域[0001]本发明涉及高分子技术领域，尤其涉及一种聚酰亚胺纤维的制备方法。背景技术[0002]聚酰亚胺纤维是一种高性能纤维，在航空航天、国防工业、高温过滤、个人防护等领域有着重要应用。聚酰亚胺纤维的制备分为两种方法：一步法和两步法。[0003]一步法中，直接使用聚酰亚胺溶液进行纺丝得到聚酰亚胺纤维。但是由于除少数含氟体系的聚酰亚胺外，绝大多数聚酰亚胺不溶于常用的DMF、DMAc、NMP等溶剂之中而无法配制纺丝液进行纺丝，因此一步法的大规模应用受到限制。而在两步法中，首先使用聚酰亚胺的前驱体(聚酰胺酸)配制纺丝液，制备聚酰胺酸纤维。然后通过将聚酰胺酸纤维酰亚胺化得到最终的聚酰亚胺纤维。两步法的应用有效解决了大部分聚酰亚胺在常用溶剂中溶解性差、难以配制纺丝液的难题，使聚酰亚胺纤维大规模制备成为可能。[0004]两步法中，由聚酰胺酸纤维到聚酰亚胺纤维的酰亚胺化过程十分关键，对最终纤维的力学性能有很大的影响。在已公开的方法中，通常使用连续加热(CN101338462B和CN103255501B)或分段加热(CN103436979B)的方法对聚酰胺酸纤维进行热处理。在此类方法中，聚酰胺酸纤维必须在热炉或特定的设备中经历较为缓慢的加热过程，因而需要很长的处理时间。一方面，这严重降低了聚酰亚胺纤维的生产效率；另一方面，聚酰胺酸纤维在低温下经历较长的时间极易造成分子链的断裂，从而严重影响其力学性能。[0005]在CN102168317B中公开了一种连续生产聚酰亚胺纤维的生产线。其中的酰亚胺化过程是通过生产线上的三个以上的加热装置来实现的。多个加热装置温度依次升高从而实现了分段加热的效果。这种方法一定程度上提高了生产效率，但分段加热的方法仍需要较长的处理时间，单位长度的纤维需要经过5-40min才能彻底转化为聚酰亚胺纤维。另外，这种连续的生产线不利于纤维制备的整体调控。例如聚酰胺酸纤维在凝固浴中成形的最优纺速很可能不是其通过加热装置进行酰亚胺化的最优纺速，但在生产线上并不能实现不