一種多孔聚酰亞胺纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多孔聚酰亞胺纖維，其特征在于纖維內(nèi)部具有微米/納米復(fù)合孔結(jié)構(gòu)，纖維表面光滑致密或具有納米孔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供了一種多孔聚酰亞胺纖維的制備方法，其特征在于包括：A）紡絲液的配制B）將紡絲液紡入凝固浴中；C)對原絲進行清洗；D)將清洗后的原絲干燥；E)將干燥的原絲亞胺化得到多孔聚酰亞胺纖維。本發(fā)明還提供了用根據(jù)權(quán)利要求2－8中的任何一項上述方法制備的多孔聚酰亞胺纖維。
【專利說明】一種多孔聚酰亞胺纖維及其制備方法發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及纖維領(lǐng)域，提供一種內(nèi)部具有微米/納米復(fù)合孔結(jié)構(gòu)，纖維表面光滑致密或具有納米孔結(jié)構(gòu)的纖維的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚酰亞胺是指主鏈上含有酰亞胺環(huán)(-C0-N-C0-)的一類聚合物。聚酰亞胺因其好的耐溫及優(yōu)異的力學(xué)性能、電性能、耐輻射性能、耐溶劑性能，已廣泛應(yīng)用在航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領(lǐng)域。
[0003]聚酰亞胺的紡絲工藝以濕紡或干濕紡為主，根據(jù)紡絲漿液是聚酰亞胺還是聚酰胺酸，該紡絲方法又有一步法紡絲和二步法紡絲之分。二步法紡制聚酰亞胺纖維是研制聚酰亞胺纖維以來一直普遍使用的方法，第一步是將聚酰胺酸的濃溶液經(jīng)濕法或干濕法噴絲得到聚酰胺酸纖維，第二步是將第一步紡制的聚酰胺酸纖維經(jīng)化學(xué)環(huán)化或熱環(huán)化得到的聚酰亞胺纖維。
[0004]目前，聚酰亞胺纖維的研究主要集中在制備優(yōu)良的力學(xué)性能及隔熱性能方面。聚酰亞胺多孔材料由于部分體積聚合物被氣體取代，因而具有密度小、質(zhì)量輕的特點，由于氣體的熱導(dǎo)率比聚合物的熱導(dǎo)率低近一個數(shù)量級，因此相對于無孔聚合物而言，多孔材料具有較低的熱導(dǎo)率以及優(yōu)良的隔熱性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種多孔聚酰亞胺纖維。其特征在于:纖維內(nèi)部具有納米或微米納米復(fù)合孔結(jié)構(gòu)，纖維表面光滑致密或具有納米孔結(jié)構(gòu)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種多孔聚酰亞胺纖維的制備方法，其特征在于包括:
[0007]A)紡絲液的配制；
[0008]B)將紡絲液紡入凝固浴中，得到原絲；
[0009]C)對原絲進行清洗；
[0010]D)將清洗后的原絲干燥；
[0011]E)將干燥的原絲亞胺化。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個進一步的方面，上述方法的特征在于上述步驟A)紡絲液為聚酰胺酸、聚酰胺酸與NaN03、聚酰胺酸與NaSCN和聚酰胺酸與氨基磺酸溶液中的一種，其中聚酰胺酸與NaNO3、NaSCN、氨基磺酸質(zhì)量比為10:1-10。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個進一步的方面，上述方法的特征在于聚酰胺酸由二元酐和二元胺合成，其中，二元酐可以是:均苯四甲酸二酐(PMDA)、鄰苯二甲酸酐(PA)、3,3' ,4,4/ - 二苯醚四酸酐(0PDA)、聯(lián)苯四甲酸二酐(BTOA)、二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)、4，4’ -對苯二氧雙鄰苯二甲酸酐(HQDA)、3，3'，4，4' -二苯砜四羧酸二酐(DSDA)中的一種或幾種；二元胺可以是:4，4' - 二氨基二苯醚(0DA)、對苯二胺(PPD)等；
[0014]所用溶劑是:N，N' - 二甲基甲酰胺(DMF)、N，N' - 二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亞砜(DMSo)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中的一種或幾種。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個進一步的方面，上述方法的特征在于上述步驟B)凝固浴為水浴、水與乙醇的混合凝固浴或水與DMF的混合凝固浴中的一種，其中水與乙醇混合凝固浴的水:乙醇質(zhì)量比為1:0.1-2，水與DMF混合凝固浴的水:DMF質(zhì)量比為1:0.1_2。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個進步的方面，上述方法的特征在于上述步驟C)原絲的清洗使用純水清洗。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個進步的方面，上述方法的特征在于上述步驟D)清洗后的原絲在常溫常壓下干燥或真空干燥。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個進一步的方面，上述方法的特征在于上述步驟E)亞胺化使用化學(xué)亞胺化或熱亞胺化方法，熱亞胺化方法包括:在空氣或氬氣環(huán)境下，以1-9°C /min的升溫速度把纖維升溫至終溫，在該終溫停留0.5-1小時，其中所述終溫為300-400°C，然后自然降溫至室溫。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個進一步的方面，提供了用上述方法制備的多孔聚酰亞胺纖維。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是用于本發(fā)明的一個第一實施例所得纖維的顯微結(jié)構(gòu)照片。
[0021]圖2是用于本發(fā)明的一個第二實施例所得纖維的顯微結(jié)構(gòu)照片。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
[0023]由二酐單體均苯四甲酸酐(PMDA)和二胺單體4，V - 二氨基二苯醚(ODA)在極性溶劑N，N' - 二甲基甲酰胺(DMF)中經(jīng)溶液縮聚法合成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的PAA黃色溶液。
[0024]按照聚酰胺酸(15%):NaN03 (12%)=1:1的質(zhì)量比配置紡絲液，注射器針頭選用5#，注射器注射速度為10ml/h，凝固浴為水浴。原絲經(jīng)常溫常壓干燥后放入管式爐中，在空氣氛圍下，以1°C /min的升溫速度升溫至300°C，分別100°C、200°C、300°C保溫0.5h、0.5h、lh，自然降溫至室溫，得到內(nèi)部具有微米納米復(fù)合孔結(jié)構(gòu)，纖維表面光滑致密聚酰亞胺纖維，其纖維結(jié)構(gòu)見附圖1。
[0025]實施例2
[0026]紡絲液改為聚酰胺酸(15%) =NaSCN (12%) =2:5的質(zhì)量比，其他條件同實例I。得到內(nèi)部具有微米納米復(fù)合孔結(jié)構(gòu)，纖維表面光滑致密聚酰亞胺纖維，其纖維結(jié)構(gòu)見附圖2。
【權(quán)利要求】
1.一種多孔聚酰亞胺纖維，其特征在于:纖維內(nèi)部具有微米/納米復(fù)合孔結(jié)構(gòu)，纖維具有光滑或多孔表面。
2.多孔聚酰亞胺纖維的制備方法，其特征在于包括: A)紡絲液的配制； B)將紡絲液紡入凝固浴中，得到原絲； C)對原絲進行清洗； D)將清洗后的原絲干燥； E)將干燥的原絲亞胺化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于上述步驟A)紡絲液為聚酰胺酸、聚酰胺酸與NaN03、聚酰胺酸與NaSCN和聚酰胺酸與氨基磺酸溶液中的一種，其中聚酰胺酸與NaN03、NaSCN、氨基磺酸質(zhì)量比為10:1-10。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于聚酰胺酸由二元酐和二元胺合成，其中，二元酐可以是:均苯四甲酸二酐(PMDA)、鄰苯二甲酸酐(PA)、3，3, ,4,4/ - 二苯醚四酸酐(OPDA)、聯(lián)苯四甲酸二酐(BPDA)、二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)、4，4’-對苯二氧雙鄰苯二甲酸酐(HQDA)、3，3'，4，4' -二苯砜四羧酸二酐(DSDA)中的一種或幾種；二元胺可以是:4，4' - 二氨基二苯醚(ODA)、對苯二胺(PPD)等； 所用溶劑是:N，N' - 二甲基甲酰胺(DMF)、N，N' - 二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亞砜(DMSo), N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于上述步驟B)凝固浴為水浴、水與乙醇的混合凝固浴或水與DMF的混合凝固浴中的一種，其中水與乙醇混合凝固浴的水:乙醇質(zhì)量比為1:0.1-2，水與DMF混合凝固浴的水:DMF質(zhì)量比為1:0.1-2。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于上述步驟C)原絲的清洗使用純水清洗。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于上述步驟D)清洗后的原絲在常溫常壓下干燥或真空干燥。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于上述步驟E)亞胺化使用化學(xué)亞胺化或熱亞胺化方法，熱亞胺化方法包括:在空氣或氬氣環(huán)境下，以1-9°C /min的升溫速度把纖維升溫至終溫，在該終溫停留0.5-1小時，其中所述終溫為300-400°C，然后自然降溫至室溫。
9.用根據(jù)權(quán)利要求2- 8中的任何一項制備的多孔聚酰亞胺纖維。
【文檔編號】C08G73/10GK104178837SQ201310202548
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月28日
【發(fā)明者】秦國彤, 孫丹丹, 江雷 申請人:北京航空航天大學(xué)