CN102191581A - 聚酰亚胺纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种聚酰亚胺纤维，包含式(I)结构所示的第一重复单元、式(II)结构所示的第二重复单元和式(III)结构所示的第三重复单元：其中，第一重复单元、第二重复单元和第三重复单元的摩尔比为(0.60～0.90)∶(0.05～0.20)∶(0.05～0.20)。本发明还提供了一种聚酰亚胺纤维的制备方法。在本发明中，对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和联苯四酸二酐能够发挥协同作用，使得制备得到的聚酰亚胺纤维具有良好的纤维断裂强度和模量。实验表明，本发明提供的聚酰亚胺纤维的纤维断裂强度可达3.20GPa，模量可达140GPa，断裂伸长率可达2.60％。
Description
技术领域
本发明属于高分子纤维技术领域，尤其涉及一种聚酰亚胺纤维及其制备方法。
背景技术
聚酰亚胺纤维是一种新型特种纤维，指分子链中含有芳酰亚胺的纤维。聚酰亚胺纤维具有高强度、高模量、耐高温、阻燃、防辐射、耐化学腐蚀等优点，在原子能工业、空间环境、航空航天、国防建设、新型建筑、高速交通工具、海洋开发、体育器械、新能源、环境产业以及防护用具等领域具有良好的应用前景。
70年代，美国阿约翰公司的D.S.G在实验室研制成功了聚酰亚胺2080纤维，简称PIM2080，该纤维制造工艺简单，具有耐高温、电绝缘和抗辐射等性能。奥地利的Lenzing AG(即现在的Inspec Fibers)研发了P84纤维，P84纤维也是最早的商业化的聚酰亚胺纤维，该纤维由二苯酮四酸二酐(BTDA)、二异氰酸二苯甲烷酯(MDI)和二异氰酸甲苯酯(TDI)共聚形成，主要用作高温过滤和防护服，也可以用作密封材料和绝缘材料。法国的Phone-Poulence公司也推出了一种聚酰胺-聚酰亚胺纤维Kernel，型号为235AGF，该纤维的主要特点是不燃、不熔、不形成微粒、受热不收缩、机械力较强、耐酸和耐有机溶剂，可用作安全毯、座位防护罩、防护服和高温过滤材料等。这些纤维虽然均具有较好的耐高温性，但其力学性能均比较低，限制了其在其他领域的应用。
随着技术的进步，制备具有良好的耐高温性能和力学性能的聚酰亚胺成为现实。现有的聚酰亚胺纤维的制备方法主要包括一步法和两步法两种工艺。一步法是指采用聚酰亚胺溶液直接进行纺丝制备聚酰亚胺纤维，如申请号为02112048.X的中国专利文献、专利号为US4370290的美国专利文献和US5378420的美国专利文献公开的聚酰亚胺的制备方法均为一步法。一步法纺制的原丝无需再进行酰胺化，工艺流程短，得到的聚酰亚胺纤维力学性能高，但是这种方法要求聚酰亚胺聚合物具有可溶性，且所使用的溶剂一般为毒性较大的对氯苯酚等酚类溶剂，导致其制备成本非常高，不利于工业化应用，也降低了聚酰亚胺纤维的耐热性能和耐溶剂性能。两步法是先将二胺和二酐进行缩聚反应生成聚酰胺酸原液，然后进行纺丝，再将原丝进行亚胺化处理最后得到聚酰亚胺纤维，如专利号为JP3287815的日本专利文献和专利号为JP4018115的日本专利文献公开的聚酰亚胺的制备方法均为两步法。两步法制备的聚酰亚胺纤维具有良好的耐热性和耐溶剂性，同时由于合成原料来源广泛，适于工业化开发而获得了广泛的应用。但是，相对于一步法制备的聚酰亚胺纤维，两步法制备的聚酰亚胺纤维的力学性能相对较低。
聚酰亚胺纤维的力学性能除了与制备方法相关，也与原料，即二酐单体和二胺单体的结构特点有关。研究表明，在纤维大分子结构中引入苯并咪唑二胺链节能够极大的改善纤维的力学性能，如俄罗斯的杂环芳族聚酰胺纤维-Armos纤维的强度高达4.0GPa～5.5GPa，模量高达130GPa～160GPa，Rusar纤维的强度高达6GPa。申请号为200710050651.1的中国专利文献也公开了一种含苯并咪唑结构的聚酰亚胺纤维，以2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和二酐为原料发生聚合反应制得聚酰胺酸纺丝原液，将所述聚酰胺酸纺丝原液按湿法或干/湿纺丝工艺纺丝后，再将得到的聚酰胺酸原丝采用热酰亚胺化工艺进行酰亚胺化，得到的含苯并咪唑结构的聚酰亚胺纤维的力学性能有所提高，其初始模量可达45.2GPa～220GPa，但是其纤维断裂强度，即纤维断裂强度仅为0.73GPa～1.53GPa，仍有待进一步提高。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种聚酰亚胺纤维及其制备方法，本发明提供的聚酰亚胺纤维具有较高的纤维断裂强度和模量。
本发明提供了一种聚酰亚胺纤维，包含式(I)结构所示的第一重复单元、式(II)结构所示的第二重复单元和式(III)结构所示的第三重复单元：
其中，第一重复单元、第二重复单元和第三重复单元的摩尔比为(0.60～0.90)∶(0.05～0.20)∶(0.05～0.20)。
本发明还提供了一种聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：
将对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和联苯四酸二酐在有机溶剂中混合，进行缩聚反应后得到聚酰胺酸纺丝原液，所述对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑的摩尔比为(0.60～0.90)∶(0.05～0.20)∶(0.05～0.20)；
将所述聚酰胺酸纺丝原液进行纺丝，得到聚酰胺酸原丝；
将所述聚酰胺酸原丝进行酰亚胺化处理，得到聚酰亚胺初生纤维；
将所述聚酰亚胺初生纤维进行热牵伸处理，得到聚酰亚胺纤维。
优选的，所述对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑的总摩尔数与所述联苯四酸二酐的摩尔数的比例为1∶0.95～1.05。
优选的，所述有机溶剂为N，N′-二甲基甲酰胺、N，N′-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
优选的，所述缩聚反应的温度为-5℃～30℃；所述缩聚反应的时间为5h～20h。
优选的，所述聚酰胺酸纺丝原液中，所述聚酰胺酸的质量浓度为5％～30％。
优选的，将所述聚酰胺酸纺丝原液进行纺丝包括以下步骤：
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，通过喷丝孔挤出；
将通过喷丝孔挤出得到的挤出物经空气层进入凝固浴凝固，再经过洗涤、干燥后，得到聚酰胺酸原丝。
优选的，将所述聚酰胺酸原丝进行酰亚胺化处理包括以下步骤：
以氮气为亚胺化环境，将所述聚酰胺酸原丝进行升温热处理。
优选的，所述热处理温度为50℃～500℃；所述升温的速度为1℃/min～10℃/min。
优选的，所述热牵伸的牵伸温度为350℃～550℃，所述热牵伸的牵伸倍率为2.2～5.5倍。
与现有技术相比，本发明以对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和联苯四酸二酐为原料，通过两步法制备得到了具有较高纤维断裂强度和模量的聚酰亚胺纤维，其中，对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑的摩尔比为(0.60～0.90)∶(0.05～0.20)∶(0.05～0.20)。本发明提供的聚酰亚胺纤维中，对苯二胺和联苯四酸二酐均为刚性结构，作为骨架结构能够保持纤维结构的刚性，使纤维具有较高纤维断裂强度和模量的基础条件；2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑使得聚酰亚胺纤维中的聚合物分子结构处于一种超分子结构状态，聚合物分子链间的排列较为紧密，分子链之间的氢键作用较强；4，4′-二苯醚二胺中含有柔性醚键，柔性醚键使得处于超分子结构状态的聚合物分子结构更易于调节和重新排列，使纤维在高温下进行热牵伸时得到更大的牵伸比，从而使纤维达到更高的分子链取向度，分子链之间排列更加紧密、氢键作用更强，力学性能更好。
在本发明中，对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和联苯四酸二酐能够发挥协同作用，使得制备得到的聚酰亚胺纤维具有良好的纤维断裂强度和模量。实验表明，本发明提供的聚酰亚胺纤维的纤维断裂强度可达3.20GPa，模量可达140GPa，断裂伸长率可达2.60％。
附图说明
图1为本发明实施例提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线图；
图2为本发明实施例9提供的聚酰亚胺纤维的动态热机械分析图；
图3为本发明实施例10提供的聚酰胺酸纤维和聚酰亚胺初生纤维的衰减全反射傅立叶变换红外光谱图。
具体实施方式
本发明提供了一种聚酰亚胺纤维，包含式(I)结构所示的第一重复单元、式(II)结构所示的第二重复单元和式(III)结构所示的第三重复单元：
其中，第一重复单元、第二重复单元和第三重复单元的摩尔比为(0.60～0.90)∶(0.05～0.20)∶(0.05～0.20)，优选为(0.70～0.80)∶(0.05～0.10)∶(0.10～0.20)。
在本发明提供的聚酰亚胺纤维中，式(I)结构所示的第一重复单元含量最多，是聚酰亚胺纤维的刚性骨架结构，是使聚酰亚胺纤维具有较高纤维断裂强度和模量的基础条件。
式(II)结构所示的第二重复单元中，柔性醚键能够降低聚酰亚胺大分子内旋转的难度，使聚合物分子链结构在高温下具有更好的流动性，从而使纤维在高温下更容易进行热牵伸而得到大的牵伸比，使聚合物的分子链结构更加有序、使纤维获得较高的取向度并减少了纤维的缺陷，从而使得聚酰亚胺纤维具有良好的纤维断裂强度和模量。
式(III)结构所示的第三重复单元中，2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑结构使聚酰亚胺纤维中的聚合物分子结构处于一种超分子结构状态，聚合物分子链之间排列比较紧密，聚合物分子链间氢键作用比较强，从而使得纤维的纤维断裂强度和模量，尤其是纤维的纤维断裂强度有较大的提高；同时，由于2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑结构的不对称性，当少量的引入2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑时，会改善聚酰亚胺纤维的刚性从而使纤维的牵伸比增加，提高纤维的取向度并减少纤维的缺陷，从而达到改善纤维力学性能的目的，尤其是纤维断裂强度的提高。
虽然柔性醚键和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑的引入能够提高聚酰亚胺纤维的纤维断裂强度和模量，但是，当同时引入柔性醚键和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑，需要将柔性醚键和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑控制在合适的比例之内，得到的聚酰亚胺纤维的纤维断裂强度才有较为明显的提高。实验表明，当第一重复单元、第二重复单元和第三重复单元满足摩尔比为(0.60～0.90)∶(0.05～0.20)∶(0.05～0.20)时，尤其是满足(0.70～0.80)∶(0.05～0.10)∶(0.10～0.20)时，聚酰亚胺纤维才具有较高的纤维断裂强度和模量；当第二重复单元或第三重复单元的摩尔比例降低，低于上述比例时，对聚酰亚胺纤维力学性能的改善作用不明显；当第二重复单元或第三重复单元的摩尔比例升高，高于上述比例时，聚酰亚胺纤维的力学性能无法得到有效提高。
本发明还提供了一种聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：
将对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和联苯四酸二酐在有机溶剂中混合，进行缩聚反应后得到聚酰胺酸纺丝原液，所述对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑的摩尔比为(0.60～0.90)∶(0.05～0.20)∶(0.05～0.20)；
将所述聚酰胺酸纺丝原液进行纺丝，得到聚酰胺酸原丝；
将所述聚酰胺酸原丝进行酰亚胺化处理，得到聚酰亚胺初生纤维；
将所述聚酰亚胺初生纤维进行热牵伸处理，得到聚酰亚胺纤维。
本发明以对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和联苯四酸二酐为原料，采用两步法制备聚酰亚胺纤维。
首先将对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑溶解于有机溶解中，搅拌的条件下加入联苯四酸二酐进行缩聚反应，生成聚酰胺酸，得到聚酰胺酸纺丝原液。所述联苯四酸二酐优选为3，3′，4，4′-联苯四酸二酐。所述对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑的摩尔比为(0.60～0.90)∶(0.05～0.20)∶(0.05～0.20)，优选为(0.70～0.80)∶(0.05～0.10)∶(0.10～0.20)。所述对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑的总摩尔数与所述联苯四酸二酐的摩尔数的比例优选为1∶0.95～1.05，更优选为1∶1。
在本发明中，所述有机溶剂优选为N，N′-二甲基甲酰胺、N，N′-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种，更优选为N，N′-二甲基甲酰胺或N，N′-二甲基乙酰胺；所述缩聚反应的温度优选为-5℃～30℃，更优选为0℃～25℃，最优选为5℃～20℃；所述缩聚反应的时间优选为5h～20h，更优选为10h～15h。
得到聚酰胺酸纺丝原液后，优选将所述聚酰胺酸的质量浓度调节为5％～30％，更优选调节至10％～25％，最优选调节至15％～20％。将所述聚酰胺酸纺丝原液进行纺丝，得到聚酰胺酸原丝。本发明对所述纺丝方法没有特殊限制，可以为湿法纺丝，也可以为干法纺丝，还可以为干喷湿纺法，优选为干喷湿纺法。所述干喷湿纺法纺丝具体包括以下步骤：
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，通过喷丝孔挤出；
将通过喷丝孔挤出得到的挤出物经空气层进入凝固浴凝固，再经过洗涤、干燥后，得到聚酰胺酸原丝。
所述喷丝孔中的喷丝板上的孔优选为30～150个，更优选为50～150个，最优选为100～150个；所述孔的直径优选0.05mm～0.20mm，更优选为0.08mm～0.18mm，最优选为0.14mm～0.18mm；通过喷丝孔的喷拉比优选为3.0～6.5倍，更优选为3.5～6倍，最优选为4.0～5.5被倍；喷丝速率优选为40m/min～100m/min，更优选为50m/min～90m/min，最优选为60m/min～80m/min。
所述空气层的高度优选为3mm～100mm，更优选为30mm～80mm，最优选为50mm～70mm。
所述凝固浴优选为甲醇、乙醇、乙二醇、丁醇、丙酮、丁酮、N，N′-二甲基甲酰胺、N，N′-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮和水中的任意一种，或者甲醇、乙醇、乙二醇、丁醇、丙酮、丁酮、N，N′-二甲基甲酰胺、N，N′-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或两种与水的混合溶液，更优选为N，N′-二甲基甲酰胺、N，N′-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或两种与水的混合溶液。当凝固浴为甲醇、乙醇、乙二醇、丁醇、丙酮、丁酮、N，N′-二甲基甲酰胺、N，N′-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的任意一种与水的混合溶液时，有机溶剂与水的体积比优选为1∶1～6，更优选为1∶1～3；当凝固浴为甲醇、乙醇、乙二醇、丁醇、丙酮、丁酮、N，N′-二甲基甲酰胺、N，N′-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的任意两种与水的混合溶液时，第一种有机溶剂、第二种有机溶剂与水的体积比优选为1∶1～6∶1～6。
对聚酰胺酸纺丝原液进行湿法纺丝的具体过程如下：
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，通过喷丝孔挤出；
将通过喷丝孔挤出得到的挤出物不经过空气层而直接进入凝固浴凝固成型，再经过洗涤、干燥后，得到聚酰胺酸原丝。
对聚酰胺酸纺丝原液进行干法纺丝的具体过程如下：
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，通过喷丝孔挤出；
将通过喷丝孔挤出得到的挤出物经过距离较长的热空气管道，脱除溶剂成型后得到聚酰胺酸原丝。
得到聚酰胺酸原丝后，对所述聚酰胺酸原丝进行酰亚胺化处理，得到聚酰亚胺初生纤维。本发明优选按照以下步骤对所述聚酰胺酸原丝进行酰亚胺化处理：
以氮气为亚胺化环境，将所述聚酰胺酸原丝进行升温热处理。
本发明优选以氮气为亚胺化环境，采用梯度升温热处理炉进行热处理，实现热亚胺化。所述热处理的温度优选为50℃～500℃，更优选为100℃～450℃；所述升温速度优选为3℃/min～10℃/min，更优选为5℃/min～8℃/min；所述热处理的时间与所述热处理的温度及升温速度相关，优选为0.5h～15h，更优选为2h～10h。
为了使酰亚胺化更为完全，本发明优选将所述聚酰胺酸原丝在真空或鼓风的条件下于50℃～60℃进行热干燥处理1h～12h，然后在0.5h～10h内逐步升温至250℃～500℃。
酰亚胺化完成后，即可得到聚酰亚胺初生纤维。为了提高所述聚酰亚胺纤维的力学性能，本发明对所述聚酰亚胺初生纤维进行热牵伸处理，所述热牵伸的牵伸温度优选为350℃～550℃，更优选为400℃～500℃；所述热牵伸的牵伸倍率优选为2.2～5.5倍，更优选为2.5～5.0倍；所述热牵伸的牵伸环境为氮气。
得到聚酰亚胺纤维后，对其进行动态热机械分析，测定其玻璃化转变温度，所述聚酰亚胺纤维的玻璃化转变温度为300℃～350℃；对其进行热重分析，纤维质量损失为5％时的温度为450℃～520℃。
所述聚酰亚胺纤维的纤维断裂强度为1.5GPa～3.2GPa，模量为70GPa～140GPa，，断裂伸长率为2.2％～3.8％。
在本发明中，对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和联苯四酸二酐能够发挥协同作用，使得制备得到的聚酰亚胺纤维具有良好的纤维断裂强度和模量。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的聚酰亚胺纤维及其制备方法进行详细描述。
以下各实施例中所用原料均为从市场上购得。
实施例1
将48.63g(0.45mol)对苯二胺、5.60g(0.025mol)2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和5.00g(0.025mol)4，4′-二苯醚二胺溶于1000mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，20℃下反应8h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为17.5％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为40∶60的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为100孔，孔径为Φ0.08mm，喷拉比为3.0倍，喷丝速率为50m/min，空气层高度为50mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从100℃至500℃，升温速率6℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在550℃时牵伸2.2倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为2.10GPa，模量为93GPa，断裂伸长率为2.84％。
对所述聚酰亚胺纤维进行热重分析，结果参见图1，图1为本发明实施例提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线图，其中PI1为实施例1提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线，由图1可知，实施例1提供的聚酰亚胺纤维质量损失为5％时的温度为515.8℃。
实施例2
将45.93g(0.425mol)对苯二胺、5.60g(0.025mol)2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和10.00g(0.05mol)4，4′-二苯醚二胺溶于1050mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，室温下反应8h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为17.0％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为40∶60的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为50孔，孔径为Φ0.12mm，喷拉比为3.6倍，喷丝速率为40m/min，空气层高度为30mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从50℃至500℃，升温速率3℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在520℃时牵伸2.8倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为1.40GPa，模量为90GPa，断裂伸长率为2.27％。
对所述聚酰亚胺纤维进行热重分析，结果参见图1，图1为本发明实施例提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线图，其中PI2为实施例2提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线，由图1可知，实施例2提供的聚酰亚胺纤维质量损失为5％时的温度为478.2℃。
实施例3
将43.23g(0.40mol)对苯二胺、5.60g(0.025mol)2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和15.01g(0.075mol)4，4′-二苯醚二胺溶于1100mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，-5℃～0℃反应6h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为16.5％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为40∶60的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为50孔，孔径为Φ0.12mm，喷拉比为4.0倍，喷丝速率为40m/min，空气层高度为50mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从100℃至500℃，升温速率6℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在510℃时牵伸3.5倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为1.90GPa，模量为90GPa，断裂伸长率为2.80％。
对所述聚酰亚胺纤维进行热重分析，结果参见图1，图1为本发明实施例提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线图，其中PI3为实施例3提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线，由图1可知，实施例3提供的聚酰亚胺纤维质量损失为5％时的温度为474.5℃。
实施例4
将40.53g(0.375mol)对苯二胺、5.60g(0.025mol)2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和20.01g(0.10mol)4，4′-二苯醚二胺溶于1150mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，-5℃～30℃反应6h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为16.0％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为40∶60的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为100孔，孔径为Φ0.14mm，喷拉比为4.5倍，喷丝速率为60m/min，空气层高度为70mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从150℃至500℃，升温速率6℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在500℃时牵伸4.2倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为1.70GPa，模量为80GPa，断裂伸长率为2.40％。
实施例5
将45.93g(0.425mol)对苯二胺、11.21g(0.05mol)2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和5.00g(0.025mol)4，4′-二苯醚二胺溶于1100mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，室温下反应10h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为16.4％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为50∶50的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为30孔，孔径为Φ0.1mm，喷拉比为3.5倍，喷丝速率为60m/min，空气层高度为50mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从50℃至500℃，升温速率8℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在530℃时牵伸2.5倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为2.20GPa，模量为100GPa，断裂伸长率为2.32％。
对所述聚酰亚胺纤维进行热重分析，结果参见图1，图1为本发明实施例提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线图，其中PI5为实施例5提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线，由图1可知，实施例5提供的聚酰亚胺纤维质量损失为5％时的温度为506.2℃。
实施例6
将43.23g(0.40mol)对苯二胺、11.21g(0.05mol)2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和10.00g(0.05mol)4，4′-二苯醚二胺溶于1100mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，-5℃～0℃反应10h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为16.5％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为50∶50的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为50孔，孔径为Φ0.12mm，喷拉比为4.3倍，喷丝速率为50m/min，空气层高度为40mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从100℃至500℃，升温速率8℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在520℃时牵伸3.3倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为3.00GPa，模量为140GPa，断裂伸长率为3.02％。
对所述聚酰亚胺纤维进行热重分析，结果参见图1，图1为本发明实施例提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线图，其中PI6为实施例6提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线，由图1可知，实施例6提供的聚酰亚胺纤维质量损失为5％时的温度为492.1℃。
实施例7
将40.53g(0.375mol)对苯二胺、11.21g(0.05mol)2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和15.01g(0.075mol)4，4′-二苯醚二胺溶于1100mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，-5℃～30℃反应8h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为16.6％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为50∶50的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为100孔，孔径为Φ0.14mm，喷拉比为5.0倍，喷丝速率为60m/min，空气层高度为50mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从100℃至500℃，升温速率8℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在510℃时牵伸4.0倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为2.10GPa，模量为85GPa，断裂伸长率为3.51％。
对所述聚酰亚胺纤维进行热重分析，结果参见图1，图1为本发明实施例提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线图，其中PI7为实施例7提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线，由图1可知，实施例7提供的聚酰亚胺纤维质量损失为5％时的温度为473.4℃。
实施例8
将37.82g(0.35mol)对苯二胺、11.21g(0.05mol)2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和20.01g(0.10mol)4，4′-二苯醚二胺溶于1100mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，室温下反应8h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为16.8％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为50∶50的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为150孔，孔径为Φ0.16mm，喷拉比为5.5倍，喷丝速率为40m/min，空气层高度为70mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从150℃至500℃，升温速率8℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在500℃时牵伸4.6倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为1.80GPa，模量为80GPa，断裂伸长率为2.52％。
实施例9
将43.23g(0.40mol)对苯二胺、16.81g(0.075mol)2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和5.00g(0.025mol)4，4′-二苯醚二胺溶于1100mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，室温下反应12h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为16.5％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为40∶60的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为50孔，孔径为Φ0.12mm，喷拉比为3.8倍，喷丝速率为80m/min，空气层高度为50mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从100℃至500℃，升温速率10℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在550℃时牵伸3.0倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为2.50GPa，模量为110GPa，断裂伸长率为2.65％。
对所述聚酰亚胺纤维进行热重分析，结果参见图1，图1为本发明实施例提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线图，其中PI9为实施例9提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线，由图1可知，实施例9提供的聚酰亚胺纤维质量损失为5％时的温度为489.5℃。
对所述聚酰亚胺纤维进行动态热机械分析，结果参见图2，图2为本发明实施例9提供的聚酰亚胺纤维的动态热机械分析图，其中，正切损耗角的最高点对应的温度值即为聚酰亚胺纤维的玻璃化转变温度Tg，实施例9制备的聚酰亚胺纤维的Tg为324.9℃，纤维的损耗模量到300℃以上才略有损失，说明该聚酰胺酸纤维在高温下也能保持良好的机械性能。
比较例1
将45.93g(0.425mol)对苯二胺、16.81g(0.075mol)2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑溶于1090mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，室温下反应12h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为16.5％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为40∶60的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为50孔，孔径为Φ0.12mm，喷拉比为3.8倍，喷丝速率为80m/min，空气层高度为50mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从100℃至500℃，升温速率10℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在550℃时牵伸3.0倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为2.10GPa，模量为100GPa，断裂伸长率为2.25％。
由比较例1可知，在由对苯二胺、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和3，3′，4，4′-联苯四酸二酐制备得到的聚酰亚胺纤维中引入4，4′-二苯醚二胺后，其纤维断裂长度和模量有较大提高。
比较例2
将45.93g(0.425mol)对苯二胺、15.01g(0.075mol)4，4′-二苯醚二胺溶于1080mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，室温下反应12h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为16.5％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为40∶60的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为50孔，孔径为Φ0.12mm，喷拉比为3.8倍，喷丝速率为80m/min，空气层高度为50mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从100℃至500℃，升温速率10℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在550℃时牵伸3.0倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为1.80GPa，模量为85GPa，断裂伸长率为2.80％。
由比较例2可知，在由对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺和3，3′，4，4′-联苯四酸二酐制备得到的聚酰亚胺纤维中引入2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑后，其纤维断裂长度和模量有较大提高。
实施例10
将40.53g(0.375mol)对苯二胺、16.81g(0.075mol)2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和10.00g(0.05mol)4，4′-二苯醚二胺溶于1150mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，-5℃～30℃反应12h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为16.1％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为50∶50的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为100孔，孔径为Φ0.14mm，喷拉比为4.3倍，喷丝速率为60m/min，空气层高度为40mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从150℃至500℃，升温速率10℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在530℃时牵伸3.6倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰胺酸纤维和聚酰亚胺初生纤维进行衰减全反射傅立叶变换红外光谱分析，结果参见图3，图3为本发明实施例10提供的聚酰胺酸纤维和聚酰亚胺初生纤维的衰减全反射傅立叶变换红外光谱图。由图3可知，聚酰胺酸纤维完全转化成为聚酰亚胺初生纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为3.20GPa，模量为140GPa，断裂伸长率为2.60％。
对所述聚酰亚胺纤维进行热重分析，结果参见图1，图1为本发明实施例提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线图，其中PI10为实施例10提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线，由图1可知，实施例10提供的聚酰亚胺纤维质量损失为5％时的温度为510.9℃。
实施例11
将37.82g(0.35mol)对苯二胺、16.81g(0.075mol)2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和15.01g(0.075mol)4，4′-二苯醚二胺溶于1150mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，-5℃～30℃反应12h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为16.2％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为40∶60的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为150孔，孔径为Φ0.16mm，喷拉比为5.0倍，喷丝速率为50m/min，空气层高度为60mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从50℃至500℃，升温速率10℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在520℃时牵伸4.0倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为2.30GPa，模量为95GPa，断裂伸长率为2.85％。
对所述聚酰亚胺纤维进行热重分析，结果参见图1，图1为本发明实施例提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线图，其中PI11为实施例11提供的聚酰亚胺纤维的热重分析曲线，由图1可知，实施例11提供的聚酰亚胺纤维质量损失为5％时的温度为459.2℃。
实施例12
将35.12g(0.325mol)对苯二胺、16.81g(0.075mol)2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和20.01g(0.10mol)4，4′-二苯醚二胺溶于1150mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，-5℃～30℃反应12h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为16.4％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为50∶50的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为100孔，孔径为Φ0.20mm，喷拉比为5.3倍，喷丝速率为40m/min，空气层高度为70mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从100℃至500℃，升温速率10℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在510℃时牵伸4.8倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为2.00GPa，模量为80GPa，断裂伸长率为2.52％。
实施例13
将40.53g(0.375mol)对苯二胺、22.41g(0.10mol)2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和5.00g(0.025mol)4，4′-二苯醚二胺溶于1100mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，-5℃～0℃反应15h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为16.7％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为50∶50的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为100孔，孔径为Φ0.14mm，喷拉比为4.3倍，喷丝速率为60m/min，空气层高度为50mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从100℃至500℃，升温速率12℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在530℃时牵伸4.0倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为1.70GPa，模量为85GPa，断裂伸长率为2.62％。
实施例14
将37.82g(0.35mol)对苯二胺、22.41g(0.10mol)2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和10.00g(0.05mol)4，4′-二苯醚二胺溶于1150mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，室温下反应15h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为16.3％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为50∶50的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为150孔，孔径为Φ0.16mm，喷拉比为4.8倍，喷丝速率为100m/min，空气层高度为50mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从150℃至500℃，升温速率12℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在520℃时牵伸4.5倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为2.50GPa，模量为100GPa，断裂伸长率为2.36％。
实施例15
将35.12g(0.325mol)对苯二胺、22.41g(0.10mol)2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和15.01g(0.075mol)4，4′-二苯醚二胺溶于1150mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，室温下反应15h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为16.4％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为50∶50的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为150孔，孔径为Φ0.16mm，喷拉比为5.5倍，喷丝速率为100m/min，空气层高度为100mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从50℃至500℃，升温速率12℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在510℃时牵伸4.8倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为2.30GPa，模量为85GPa，断裂伸长率为2.70％。
实施例16
将32.42g(0.30mol)对苯二胺、22.41g(0.10mol)2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和20.01g(0.10mol)4，4′-二苯醚二胺溶于1200mLN，N′-二甲基乙酰胺中，搅拌条件下加入152.90g(0.520mol)3，3′，4，4′-联苯四酸二酐，-5℃～0℃反应15h后，得到粘稠的聚酰胺酸纺丝原液，所述聚酰胺酸的质量浓度约为16.0％；
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，由喷丝头挤出后，经过空气层进入体积比为50∶50的N，N′-二甲基乙酰胺和水组成的凝固浴中凝固，再经过洗涤、干燥后得到聚酰胺酸原丝。所述喷丝头的喷丝板为100孔，孔径为Φ0.20mm，喷拉比为6.5倍，喷丝速率为100m/min，空气层高度为40mm；
将所述聚酰胺酸原丝送入梯度升温热处理炉中进行热酰亚胺化，亚胺化环境为氮气，热处理温度从150℃至500℃，升温速率12℃/min，经过热处理后得到聚酰亚胺初生纤维，将所述聚酰亚胺初生纤维在500℃时牵伸5.5倍，得到聚酰亚胺纤维。
对所述聚酰亚胺纤维进行测定，其纤维断裂强度为1.60GPa，模量为75GPa，断裂伸长率为2.85％。
比较例3
将均苯四甲酸二酐：4，4′-二苯醚二胺：2-对氨基苯基-5-氨基苯并咪唑10∶9∶1摩尔配比，先将4，4′-二胺基二苯醚和2-对氨基苯基-5-氨基苯并咪唑两种二胺单体加入计量的溶剂N-甲基吡咯烷酮中，使其固含量为12％，然后在氮气保护下搅拌使4，4′-二胺基二苯醚和2-对氨基苯基-5-氨基苯并咪唑全部溶解，再将均苯四甲酸二酐加入搅拌，使之继续在氮气气氛中于15℃反应10小时，得到聚酰胺酸均相溶液；
将所述聚酰胺酸均相溶液通过过滤、脱泡、按常规的干湿法纺丝工艺得到聚酰胺酸纤维，其中所用喷丝孔数为30～100孔，孔径0.1mm，其所用凝固浴为乙醇与水的混合物，使其重量比为50∶50，拉伸倍率为1.5；
将经60℃干燥12小时后的聚酰胺酸纤维，在5cN/dtex的张力条件下，通过热处理即得聚酰亚胺纤维，热处理温度为450℃，时间为5分钟。
本比较例制备的聚酰亚胺纤维的纤维断裂强度为0.73GPa，模量45.2GPa，断裂伸长率6.9％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种聚酰亚胺纤维，包含式(I)结构所示的第一重复单元、式(II)结构所示的第二重复单元和式(III)结构所示的第三重复单元：
其中，第一重复单元、第二重复单元和第三重复单元的摩尔比为(0.60～0.90)∶(0.05～0.20)∶(0.05～0.20)。
2.一种聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：
将对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和联苯四酸二酐在有机溶剂中混合，进行缩聚反应后得到聚酰胺酸纺丝原液，所述对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑的摩尔比为(0.60～0.90)∶(0.05～0.20)∶(0.05～0.20)；
将所述聚酰胺酸纺丝原液进行纺丝，得到聚酰胺酸原丝；
将所述聚酰胺酸原丝进行酰亚胺化处理，得到聚酰亚胺初生纤维；
将所述聚酰亚胺初生纤维进行热牵伸处理，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，所述对苯二胺、4，4′-二苯醚二胺和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑的总摩尔数与所述联苯四酸二酐的摩尔数的比例为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，所述有机溶剂为N，N′-二甲基甲酰胺、N，N′-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述缩聚反应的温度为-5℃～30℃；所述缩聚反应的时间为5h～20h。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述聚酰胺酸纺丝原液中，所述聚酰胺酸的质量浓度为5％～30％。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，将所述聚酰胺酸纺丝原液进行纺丝包括以下步骤：
将所述聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，通过喷丝孔挤出；
将通过喷丝孔挤出得到的挤出物经空气层进入凝固浴凝固，再经过洗涤、干燥后，得到聚酰胺酸原丝。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，将所述聚酰胺酸原丝进行酰亚胺化处理包括以下步骤：
以氮气为亚胺化环境，将所述聚酰胺酸原丝进行升温热处理。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述热处理温度为50℃～500℃；所述升温的速度为1℃/min～10℃/min。
10.根据权利要求2～9任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述热牵伸的牵伸温度为350℃～550℃，所述热牵伸的牵伸倍率为2.2～5.5倍。
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