CN103255491B - 聚酰亚胺纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：将单体二酐和单体二胺聚合，得到聚酰胺酸溶液；将光稳定剂溶液与聚酰胺酸溶液混合，得到聚酰胺酸纺丝原液；将聚酰胺酸纺丝原液纺丝得到聚酰胺酸纤维；将聚酰胺酸纤维酰亚胺化，得到聚酰亚胺初生纤维；将聚酰亚胺初生纤维热牵伸，得到聚酰亚胺纤维；所述单体二酐选自式（I）、式（II）结构中至少一种和式（III）、式（IV）结构中至少一种的混合物；所述单体二胺选自式（V）和式（VI）结构中的一种或几种。本发明通过选择二酐和二胺，得到聚酰亚胺纤维具有高强、高模性能；进一步的，本发明通过在单体二酐和单体二胺聚合后添加光稳定剂得到聚酰亚胺纤维，具有良好的耐紫外性能。
Description
技术领域
本发明涉及纤维技术领域，尤其涉及一种聚酰亚胺纤维的制备方法。
背景技术
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环的纤维。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。
现有的聚酰亚胺纤维的制备方法包括一步法和两步法两种，一步法是指采用聚酰亚胺溶液直接进行纺丝，经过热牵伸后得到聚酰亚胺纤维，这种方法纺制的原丝无需再进行酰亚胺化，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，其制备成本非常高，不利于工业化应用，且制备过程中使用的溶剂毒性较高。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，然后进行纺丝得到聚酰胺酸纤维，再经过酰亚胺化和热牵伸处理最后得到聚酰亚胺纤维，这种方法由于成本低廉，适于工业化开发而获得了广泛的应用。
现有技术公开了多种聚酰亚胺纤维的制备方法，如中国专利CN101338462A公开了利用特定一种或几种结构的二酐和二胺经过聚合、纺丝、酰亚胺化和热牵伸制备得到了聚酰亚胺纤维。但其制备得到的聚酰亚胺纤维的强度和模量都不高。
随着科学技术的发展，越来越需要高强度和高模量的聚酰亚胺纤维，此外，在航天器、屏蔽织物、柔性电缆、核工业、复合材料及防火阻燃材料等方面需要的聚酰亚胺纤维除了高强度和高模量的特性外还需耐紫外线老化性能，但现有技术关于这方面的研究未见报道。
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的制备方法，本发明提供的聚酰亚胺纤维的制备方法制备得到的聚酰亚胺纤维具有高强度、高模量以及耐紫外线性能。
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：
将单体二酐和单体二胺聚合，得到聚酰胺酸溶液；
将光稳定剂溶液与聚酰胺酸溶液混合，得到聚酰胺酸纺丝原液；
将聚酰胺酸纺丝原液纺丝得到聚酰胺酸纤维；
将聚酰胺酸纤维酰亚胺化，得到聚酰亚胺初生纤维；
将聚酰亚胺初生纤维热牵伸，得到聚酰亚胺纤维；
所述单体二酐选自式（I）、式（II）结构中至少一种和式（III）、式（IV）结构中至少一种的混合物；
式（I）；式（II）；
式（III）；式（IV）；
所述单体二胺选自式（V）和式（VI）结构中的一种或几种；
式（V）；式（VI）。
优选的，所述单体二胺还包括式（VII）、（VIII）、（IX）和（X）中的一种或几种；
式（VII）；式（VIII）；
式（IX）；式（X）。
优选的，所述光稳定剂选自三氮唑类、二苯酮类和受阻胺类光稳定剂中的一种或几种。
优选的，所述光稳定剂与所述单体二酐和单体二胺的和的质量比为（0.05～5）：100。
优选的，所述单体二酐和单体二胺的摩尔比为1:0.8～1.5。
优选的，所述聚酰胺酸溶液中聚酰胺酸的质量浓度为5～30wt%。
优选的，将所述聚酰胺酸纺丝原液进行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，再经过牵伸、洗涤、干燥后，得到聚酰胺酸纤维。
优选的，所述聚合温度为-10℃～50℃。
优选的，所述酰亚胺化温度为50℃～550℃；所述升温速度为1℃/min～30℃/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1～6倍。与现有技术相比，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：将单体二酐和单体二胺聚合，得到聚酰胺酸溶液；将光稳定剂溶液与聚酰胺酸溶液混合，得到聚酰胺酸纺丝原液；将聚酰胺酸纺丝原液纺丝得到聚酰胺酸纤维；将聚酰胺酸纤维酰亚胺化，得到聚酰亚胺初生纤维；将聚酰亚胺初生纤维热牵伸，得到聚酰亚胺纤维；所述单体二酐选自式（I）、式（II）结构中至少一种和式（III）、式（IV）结构中至少一种的混合物；所述单体二胺选自式（V）和式（VI）结构中的一种或几种；本发明通过选择特定的单体二酐和单体二胺，使得制备得到的聚酰亚胺纤维具有高强、高模的性能；进一步的，本发明通过在单体二酐和单体二胺聚合后添加光稳定剂制成纺丝溶液，纺丝后热亚胺化得到聚酰亚胺纤维，使得聚酰亚胺纤维具有良好的耐紫外性能；本发明的工艺简单，可广泛应用于航天器、柔性电缆、屏蔽织物、核工业、复合材料及防火阻燃材料等领域。实验结果表明，本发明制备的聚酰亚胺纤维断裂强度4.22GPa，模量180.0GPa，断裂伸长率4.3%，且辐照2000小时后强度保持率为98.82%。
具体实施方式
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：
将单体二酐和单体二胺聚合，得到聚酰胺酸溶液；
将光稳定剂溶液与聚酰胺酸溶液混合，得到聚酰胺酸纺丝原液；
将聚酰胺酸纺丝原液纺丝得到聚酰胺酸纤维；
将聚酰胺酸纤维酰亚胺化，得到聚酰亚胺初生纤维；
将聚酰亚胺初生纤维热牵伸，得到聚酰亚胺纤维；
所述单体二酐选自式（I）、式（II）结构中至少一种和式（III）、式（IV）结构中至少一种的混合物；
式（I）；式（II）；
式（III）；式（IV）；
所述单体二胺选自式（V）和式（VI）结构中的一种或几种；
式（V）；式（VI）。
本发明首先将单体二酐和单体二胺在溶剂中溶解后聚合。得到聚酰胺酸溶液。所述单体二酐选自式（I）、式（II）结构中至少一种和式（III）、式（IV）结构中至少一种的混合物；
式（I）；式（II）；
式（III）；式（IV）；
所述单体二胺选自式（V）和式（VI）结构中的一种或几种；
式（V）；式（VI）。
在本发明中，所述单体二胺优选还包括式（VII）、式（VIII）、式（IX）和式（X）中的一种或几种；
式（VII）；式（VIII）；
式（IX）；式（X）。
本发明对于所述单体二酐和单体二胺的来源没有特殊限制，可以为市售。
所述溶剂优选选自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几种。所述单体二酐和单体二胺的摩尔比优选为1:0.8～1.5，更优选为1:0.95～1.05。所述聚合温度优选为-10℃～50℃；所述聚合时间优选为4h～12h。所述聚酰胺酸溶液中聚酰胺酸的质量浓度优选为5～30wt%。
得到聚酰胺酸溶液后，将光稳定剂溶液与聚酰胺酸溶液混合，得到聚酰胺酸纺丝原液。具体为将光稳定剂溶解于溶剂中，加入聚酰胺酸溶液，搅拌、过滤后得到聚酰胺酸纺丝原液。所述溶剂优选选自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几种。本发明对于所述搅拌和过滤的方式并无限制，本领域技术人员熟知的搅拌和过滤方式即可。
在本发明中，所述光稳定剂优选选自三氮唑类、二苯酮类和受阻胺类光稳定剂中的一种或几种。所述三氮唑类光稳定剂优选选自2-（2’-羟基-5’-甲基苯基）苯并三唑（UV-P）、2-（2’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基）-5-氯代苯并三唑（UV-327）、2-（2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基）-5-氯苯并三唑（UV-326）和2-（2’-羟基-3’,5’-α，α-二甲基苄基）苯并三唑（UV-234）中的一种或几种；更优选选自UV-327、UV-326和UV-234中的一种或几种。
所述二苯酮类光稳定剂优选选自2，4-二羟基二苯甲酮（UV-0）、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮（UV-9）、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮（UV-531）和亚甲基（三羟基二苯甲酮）（UV-1009）中的一种或几种；更优选选自UV-9、UV-531和UV-1009中的一种或几种。
所述受阻胺类光稳定剂优选选自癸二酸二（2，2，6-四甲基-4-哌啶基）酯（GW-480）、亚磷酸三（1，2，2，6，6，-五甲基-4-哌啶基）亚磷酸酯（GW-540）、聚［（1-（β-乙基）-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）丁二酸］酯（GW-622）、聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-次氨基]-六亚甲基-[4-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-次氨基]}（GW-944）GW783（重量比为1:1的GW-944和GW-622）、和聚-｛［6-（吗啉-4-基）-1,3,5-三嗪-2,4-二基］[2-（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）-次氨基］-六亚甲基-［4-（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）-次氨基］｝（GW-3346）中的一种或几种；更优选选自GW-622、GW-944、GW783和GW-3346中的一种或几种。
在本发明中，所述光稳定剂与所述单体二酐和单体二胺的和的质量比优选为（0.05～5）：100，更优选为（0.05～4）：100，最优选为（0.05～3）：100。
在本发明中，不同类型的光稳定剂的紫外吸收波长不同，光稳定剂与单体二胺和单体二酐的组合有优选方案。在本发明的一些实施例中，单体二胺为对苯二胺、2,5-二（4-氨基苯基）嘧啶和间苯二胺，单体二酐为4,4＇-联苯二酐和3,4＇-三苯二醚二酐均苯四酸二酐，光稳定剂为GW-783；在本发明的一些实施例中，单体二胺为对苯二胺、2,5-二（4-氨基苯基）嘧啶和2,4-二（4-氨基苯基）嘧啶，单体二酐为4,4＇-联苯二酐和3,4＇-三苯二醚二酐，光稳定剂为GW-944；在本发明的一些实施例中，单体二胺为对苯二胺和2,5-二（4-氨基苯基）嘧啶，单体二酐为4,4＇-联苯二酐和4,4＇-三苯二醚二酐，光稳定剂为GW-622；在本发明的一些实施例中，单体二胺为对苯二胺、2,5-二（4-氨基苯基）嘧啶和2-（4-氨基苯基）-4-（3-氨基苯基）嘧啶，单体二酐为4,4＇-联苯二酐和的4,4＇-三苯二醚二酐，光稳定剂为GW-944和UV-327；在本发明的另一些实施例中，单体二胺为对苯二胺、2,5-二（4-氨基苯基）嘧啶和2-（4-氨基苯基）-4-（3-氨基苯基）嘧啶，单体二酐为4,4＇-联苯二酐和3,4＇-三苯二醚二酐，光稳定剂为GW-3346和UV-1009。
得到聚酰胺酸纺丝原液后，将聚酰胺酸纺丝原液纺丝得到聚酰胺酸纤维。本发明对于所述纺丝方法没有特殊限制，可以为湿法纺丝、可以为干法纺丝，还可以为干喷湿法纺丝，优选为湿法纺丝或干喷湿法。
在本发明中，所述干喷湿法纺丝优选包括以下步骤：
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，再经过牵伸、洗涤、干燥后，得到聚酰胺酸纤维。
本发明首先将聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，通过喷丝孔挤出。本发明对于所述滤过和真空脱泡的方式并无限制，本领域技术人员熟知的方式即可。所述喷丝板孔径优选为Φ0.06～Φ0.2mm；所述喷丝板孔数优选为30～1000孔；所述喷拉比优选为1.5～7.0倍；所述喷丝速度优选5～100m/min。
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，再经过牵伸、洗涤、干燥后，得到聚酰胺酸纤维。具体为经过空气层进入凝固浴成型后，再经过牵伸，水洗槽，经干燥后得到聚酰胺酸纤维。所述空气层高度优选为3～100mm，所述凝固浴优选选自乙醇、乙二醇、丁醇、N，N－二甲基甲酰胺、N，N－二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N－甲基吡咯烷酮中任意一种或几种与水的混合溶液；所述牵伸倍率优选为1.0～7.0倍，更优选为2.0～6.0倍；所述干燥优选为经热辊或热气体甬道干燥，所述干燥环境优选为空气、氮气、氩气或其它惰性气体。
在本发明中，所述湿法纺丝优选包括以下步骤：
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进入凝固浴凝固成型，再经过牵伸、洗涤、干燥后，得到聚酰胺酸纤维。
本发明首先将聚酰胺酸纺丝原液过滤、真空脱泡后，通过喷丝孔挤出。本发明对于所述过滤和真空脱泡的方式并无限制，本领域技术人员熟知的方式即可。所述喷丝板孔径优选为Φ0.04～Φ0.15mm；所述喷丝板孔数优选为30～12000孔；所述喷拉比优选为1.0～5.0倍；所述喷丝速度优选5～100m/min。
将通过喷丝孔挤出得到的挤出物进入凝固浴凝固，再经过牵伸、洗涤、干燥后，得到聚酰胺酸纤维。具体为进入凝固浴成型后，再经过牵伸，水洗槽，经干燥后得到聚酰胺酸纤维。所述凝固浴优选选自乙醇、乙二醇、丁醇、N，N－二甲基甲酰胺、N，N－二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N－甲基吡咯烷酮中任意一种或几种与水的混合溶液；所述牵伸倍率优选为1.0～7.0倍，更优选为2.0～6.0倍；所述干燥优选为经热辊或热气体甬道干燥，所述干燥环境优选为空气、氮气或惰性气体。所述惰性气体优选为氦气或氩气。
在本发明中，所述干法纺丝优选包括以下步骤：
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过距离较长的热气体管道，脱除溶剂成型后得到聚酰胺酸纤维。
得到聚酰胺酸纤维后，将聚酰胺酸纤维酰亚胺化，得到聚酰亚胺初生纤维。本发明优选采用梯度升温热处理炉对所述聚酰胺酸纤维酰亚胺化。所述亚胺化环境优选为空气、氮气、氩气等惰性气体；所述亚胺化温度优选为50℃～550℃，更优选为50℃～350℃；所述升温速度为1℃/min～30℃/min。所述亚胺化时间与所述亚胺化的温度及升温速度相关，优选为1h～15h，更优选为1h～5h。
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，本发明将聚酰亚胺初生纤维热牵伸，得到聚酰亚胺纤维。所述热牵伸的牵伸温度优选为350℃～550℃，更优选为350℃～500℃；所述热牵伸的牵伸倍率优选为1.0～6.0倍，更优选为1.5～3倍；所述热牵伸的牵伸环境为空气、氮气或惰性气体。
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：将单体二酐和单体二胺聚合，得到聚酰胺酸溶液；将光稳定剂溶液与聚酰胺酸溶液混合，得到聚酰胺酸纺丝原液；将聚酰胺酸纺丝原液纺丝得到聚酰胺酸纤维；将聚酰胺酸纤维酰亚胺化，得到聚酰亚胺初生纤维；将聚酰亚胺初生纤维热牵伸，得到聚酰亚胺纤维；所述单体二酐选自式（I）、式（II）结构中至少一种和式（III）、式（IV）结构中至少一种的混合物；所述单体二胺选自式（V）和式（VI）结构中的一种或几种；所本发明通过选择特定的单体二酐和单体二胺，使得制备得到的聚酰亚胺纤维具有高强、高模的性能；进一步的，本发明通过在单体二酐和单体二胺聚合后添加光稳定剂制成纺丝溶液，纺丝后热亚胺化得到聚酰亚胺纤维，使得聚酰亚胺纤维具有良好的耐紫外性能；本发明的工艺简单，可广泛应用于航天器、柔性电缆、屏蔽织物、核工业、复合材料及防火阻燃材料等领域。
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的制备方法进行详细描述。
实施例1
将43.26g（0.400mol）对苯二胺，131.16g（0.500mol）2,5-二（4-氨基苯基）嘧啶和10.81g（0.100mol）间苯二胺溶于4000mL N-甲基吡咯烷酮中，在15℃搅拌状态下加入264.80g（0.9mol）4,4＇-联苯二酐和40.23g（0.1mol）3,4＇-三苯二醚二酐，保持此温度反应7小时，将4.90g GW-783（重量比1:1的GW-944和GW-622）溶于200mL N－甲基吡咯烷酮中,搅拌状态下加入聚酰胺酸溶液中，继续搅拌2小时得到聚酰胺酸原液。
将上述的聚酰胺酸原液过滤、真空脱泡后采用干喷湿法纺丝技术路线纺丝成型，用计量泵将常温的纺丝浆液精确计量后，由喷丝孔挤出，经过空气层进入体积比为1：4的N-甲基吡咯烷酮和水的凝固浴中，经牵伸、水洗、经热氮气甬道干燥得到聚酰胺酸纤维。其中，喷丝板为100孔，孔径Φ0.15mm，喷拉比为2.0倍，纺丝速度为40m/min，空气层高度为15mm，牵伸倍率为4.0倍。
聚酰胺酸纤维在真空环境下经梯度升温热亚胺化炉处理得聚酰亚胺初生纤维。热亚胺化温度从50℃～400℃，升温速度10℃/min。
将聚酰亚胺初生纤维在氮气环境下500℃牵伸2.1倍得聚酰亚胺纤维。
对本发明实施例1制备的聚酰亚胺纤维进行力学性能测定，其纤维断裂强度3.6GPa，模量110.5GPa，断裂伸长率2.6%。
对本发明实施例1制备的聚酰亚胺纤维进行耐紫外强度测定：具体为上述制备的聚酰亚胺纤维经过紫外灯辐照后测定其强度保持数据，辐照强度为10.43w/m2，波长范围是280～315nm，结果见表1，表1为本发明实施例和比较例制备的聚酰亚胺纤维耐紫外性能测定结果。
实施例2
将32.44g（0.300mol）对苯二胺，52.46g（0.200mol）2,5-二（4-氨基苯基）嘧啶和78.69g（0.300mol）2,4-二（4-氨基苯基）嘧啶溶于3800mL N,N＇-二甲基乙酰胺中，在20℃搅拌状态下加入132.40g（0.45mol）3,4＇-联苯二酐、132.40g（0.450mol）4,4＇-联苯二酐和40.23g（0.1mol）3,4＇-三苯二醚二酐，保持此温度反应7小时，将2.605g（聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-次氨基]-六亚甲基-[4-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-次氨基]}）（GW-944）溶于180mL N,N－二甲基乙酰胺中,搅拌状态下加入聚酰胺酸溶液中，继续搅拌2小时得到到聚酰胺酸原液。
将上述的聚酰胺酸原液过滤、真空脱泡后采用湿法纺丝技术路线纺丝成型，用计量泵将常温的纺丝浆液精确计量后，由喷丝孔挤出后，进入体积比为1：5的N,N＇-二甲基乙酰胺和水的凝固浴中，经牵伸、水洗、经热氮气甬道干燥得到聚酰胺酸纤维。其中，喷丝板为400孔，孔径Φ0.12mm，喷拉比为3.5倍，纺丝速度为70m/min，牵伸倍率为6.0倍。
聚酰胺酸纤维在真空环境下经梯度升温热亚胺化炉处理得聚酰亚胺初生纤维。热亚胺化温度从50℃～450℃，升温速度15℃/min。
得到的聚酰亚胺初生纤维在氩气环境下550℃牵伸2.1倍得聚酰亚胺纤维。
对本发明实施例2制备的聚酰亚胺纤维进行力学性能测定，其纤维断裂强度4.2GPa，模量200.5GPa，断裂伸长率3.2%。
对本发明实施例2制备的聚酰亚胺纤维进行耐紫外强度测定：具体为上述制备的聚酰亚胺纤维经过紫外灯辐照后测定其强度保持数据，辐照强度为10.43w/m2，波长范围是280～315nm，结果见表1，表1为本发明实施例和比较例制备的聚酰亚胺纤维耐紫外性能测定结果。
实施例3
将81.11g（0.7500mol）对苯二胺，196.74g（0.7500mol）2,5-二（4-氨基苯基）嘧啶溶于3200mL N,N＇-二甲基甲酰胺中，在0℃搅拌状态下加入264.80g（0.900mol）4,4＇-联苯二酐，32.18g（0.080mol）4,4＇-三苯二醚二酐，保持此温度反应10小时，将14.47g（聚［（1-（β-乙基）-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）丁二酸］酯（GW-622）溶于220mL N,N＇-二甲基甲酰胺中,搅拌状态下加入聚酰胺酸溶液中，继续搅拌2小时得到聚酰胺酸原液。
将上述的聚酰胺酸原液过滤、真空脱泡后采用干喷湿法纺丝技术路线纺丝成型，用计量泵将常温的纺丝浆液精确计量后，由喷丝孔挤出后，经过空气层进入进入体积比为1：3的乙二醇和水的凝固浴中经牵伸、水洗、经热氮气甬道干燥得到聚酰胺酸纤维。其中，喷丝板为50孔，孔径Φ0.15mm，喷拉比为3.0倍，纺丝速度为40m/min，空气层高度为10mm,牵伸倍率为7.0倍。初生聚酰胺酸纤维在氮气环境下经梯度升温热亚胺化炉处理得聚酰亚胺初生纤维。热亚胺化温度从50～450℃，升温速度5℃/min。
得到的聚酰亚胺初生纤维在氮气环境下500℃牵伸1.5倍得聚酰亚胺纤维。
对本发明实施例3制备的聚酰亚胺纤维进行力学性能测定，其纤维断裂强度3.5GPa，模量170.5GPa，断裂伸长率3.1%。
对本发明实施例3制备的聚酰亚胺纤维进行耐紫外强度测定：具体为上述制备的聚酰亚胺纤维经过紫外灯辐照后测定其强度保持数据，辐照强度为10.43w/m2，波长范围是280～315nm，结果见表1，表1为本发明实施例和比较例制备的聚酰亚胺纤维耐紫外性能测定结果。
实施例4
将32.44g（0.300mol）对苯二胺，131.16g（0.500mol）2,5-二（4-氨基苯基）嘧啶和52.46g（0.200mol）2-（4-氨基苯基）-4-（3-氨基苯基）嘧啶溶于5300mL N,N＇-二甲基甲酰胺中，在20℃搅拌状态下加入235.38g（0.8mol）4,4＇-联苯二酐和80.46g（0.2mol）的4,4＇-三苯二醚二酐，保持此温度反应12小时，将6.123g GW-944与1.531g（2-（2＇-羟基-3＇,5＇-二叔丁基苯基）-5-氯代苯并三唑）（UV-327）溶于189mL N，N－二甲基乙酰胺中,搅拌状态下加入聚酰胺酸溶液中，继续搅拌2小时得到聚酰胺酸原液。
将上述的聚酰胺酸原液过滤、真空脱泡后采用干喷湿法纺丝技术路线纺丝成型，用计量泵将常温的纺丝浆液精确计量后，由喷丝孔挤出后进入体积比为2：5的乙醇和水的凝固浴中。其中，喷丝板为1000孔，孔径Φ0.04mm，喷拉比为1.0倍，速度为30m/min，牵伸倍率为5.5倍。
聚酰胺酸纤维在氩气环境下经梯度升温热亚胺化炉处理得聚酰亚胺初生纤维。热亚胺化温度从50～550℃，升温速度20℃/min。
得到的聚酰亚胺初生纤维在空气环境下530℃牵伸1.9倍得聚酰亚胺纤维。
对本发明实施例4制备的聚酰亚胺纤维进行力学性能测定，其纤维断裂强度3.2GPa，模量150.3GPa，断裂伸长率3.4%。
对本发明实施例4制备的聚酰亚胺纤维进行耐紫外强度测定：具体为上述制备的聚酰亚胺纤维经过紫外灯辐照后测定其强度保持数据，辐照强度为10.43w/m2，波长范围是280～315nm，结果见表1，表1为本发明实施例和比较例制备的聚酰亚胺纤维耐紫外性能测定结果。
实施例5
将32.44g（0.300mol）对苯二胺，104.92g（0.400mol）2,5-二（4-氨基苯基）嘧啶和83.94g（0.320mol）2-（4-氨基苯基）-4-（3-氨基苯基）嘧啶溶于6300mL N,N＇-二甲基乙酰胺中，在20℃搅拌状态下加入264.80g（0.900mol）4,4＇-联苯二酐和40.23g（0.100mol）3,4＇-三苯二醚二酐，保持此温度反应6小时，将0.337g（聚-｛［6-（吗啉-4-基）-1,3,5-三嗪-2,4-二基］［2-（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）-次氨基］-六亚甲基-［4-（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）-次氨基］｝）（GW-3346）和0.084g（亚甲基（三羟基二苯甲酮））的混合物（UV-1009）溶于139mL N,N－二甲基乙酰胺中,搅拌状态下加入聚酰胺酸溶液中，继续搅拌2小时得到聚酰胺酸原液。将上述的聚酰胺酸原液过滤、真空脱泡后采用干喷湿法纺丝技术路线纺丝成型，用计量泵将常温的纺丝浆液精确计量后，由喷丝孔挤出后经过空气层进入体积比为1：4的N,N－二甲基乙酰胺和水的凝固浴中。其中，喷丝板为100孔，孔径Φ0.10mm，纺丝速度为20m/min，喷拉比为3.0倍，空气层高度为30mm，牵伸倍率为5.5倍。
聚酰胺酸纤维在真空环境下经梯度升温热亚胺化炉处理得聚酰亚胺初生纤维。热亚胺化温度从50～550℃，升温速度5℃/min。
得到的聚酰亚胺初生纤维在氮气环境下550℃牵伸1.8倍得聚酰亚胺成品纤维。
对本发明实施例5制备的聚酰亚胺纤维进行力学性能测定，其纤维断裂强度4.22GPa，模量180.0GPa，断裂伸长率4.3%。
对本发明实施例5制备的聚酰亚胺纤维进行耐紫外强度测定：具体为上述制备的聚酰亚胺纤维经过紫外灯辐照后测定其强度保持数据，辐照强度为10.43w/m2，波长范围是280～315nm，结果见表1，表1为本发明实施例和比较例制备的聚酰亚胺纤维耐紫外性能测定结果。
比较例1
将43.26g（0.400mol）对苯二胺，131.16g（0.500mol）2,5-二（4-氨基苯基）嘧啶和10.81g（0.100mol）间苯二胺溶于4000mL N-甲基吡咯烷酮中，在15℃搅拌状态下加入264.80g（0.9mol）4,4＇-联苯二酐和40.23g（0.1mol）3,4＇-三苯二醚二酐，保持此温度反应7小时，得到聚酰胺酸原液。
将上述的聚酰胺酸原液过滤、真空脱泡后采用干喷湿法纺丝技术路线纺丝成型，用计量泵将常温的纺丝浆液精确计量后，由喷丝孔挤出后，经过空气层进入体积比为1：4的N-甲基吡咯烷酮和水的凝固浴中。其中，喷丝板为100孔，孔径Φ0.15mm，喷拉比为2.0倍，纺丝速度为40m/min，空气层高度为15mm,牵伸倍率为4.0倍。
聚酰胺酸纤维在真空环境下经梯度升温热亚胺化炉处理得聚酰亚胺初生纤维。热亚胺化温度从50～400℃，升温速度10℃/min。
得到的聚酰亚胺初生纤维在氮气环境下500℃牵伸2.1倍得聚酰亚胺成品纤维。
对本发明比较例1制备的聚酰亚胺纤维进行力学性能测定，其纤维断裂强度3.55GPa，模量110.0GPa，断裂伸长率2.7%。
对本发明比较例1制备的聚酰亚胺纤维进行耐紫外强度测定：具体为上述制备的聚酰亚胺纤维经过紫外灯辐照后测定其强度保持数据，辐照强度为10.43w/m2，波长范围是280～315nm，结果见表1，表1为本发明实施例和比较例制备的聚酰亚胺纤维耐紫外性能测定结果。
比较例2
按照CN101338462A实施例2公开的方法制备聚酰亚胺成品纤维。
对上述制备的聚酰亚胺纤维进行力学性能测定，其纤维断裂强度1.30GPa，模量20.6GPa，断裂伸长率8.3%。
对本发明比较例2制备的聚酰亚胺纤维进行耐紫外强度测定：具体为上述制备的聚酰亚胺纤维经过紫外灯辐照后测定其强度保持数据，辐照强度为10.43w/m2，波长范围是280～315nm，结果见表1，表1为本发明实施例和比较例制备的聚酰亚胺纤维耐紫外性能测定结果。
表1为本发明实施例和比较例制备的聚酰亚胺纤维耐紫外性能测定结果。
由表1可知，本发明实施例制备得到的聚酰亚胺纤维具有良好的耐紫外性能。
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 (9)
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：
将单体二酐和单体二胺聚合，得到聚酰胺酸溶液；
将光稳定剂溶液与聚酰胺酸溶液混合，得到聚酰胺酸纺丝原液；
将聚酰胺酸纺丝原液纺丝得到聚酰胺酸纤维；
将聚酰胺酸纤维酰亚胺化，得到聚酰亚胺初生纤维；
将聚酰亚胺初生纤维热牵伸，得到聚酰亚胺纤维；
所述单体二酐选自式(I)、式(II)结构中至少一种和式(III)、式(IV)结构中至少一种的混合物；
所述单体二胺为式(V)和式(VI)；
所述光稳定剂选自三氮唑类、二苯酮类和受阻胺类光稳定剂中的一种或几种；
所述三氮唑类光稳定剂选自2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑和2-(2’-羟基-3’,5’-α，α-二甲基苄基)苯并三唑中的一种或几种；
所述二苯酮类光稳定剂选自2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和亚甲基(三羟基二苯甲酮)中的一种或几种；
所述受阻胺类光稳定剂选自癸二酸二(2，2，6-四甲基-4-哌啶基)酯、亚磷酸三(1，2，2，6，6，-五甲基-4-哌啶基)亚磷酸酯、聚[(1-(β-乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁二酸]酯、聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-次氨基]-六亚甲基-[4-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-次氨基]}、和聚-{[6-(吗啉-4-基)-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-次氨基]-六亚甲基-[4-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-次氨基]}中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述单体二胺还包括式(VII)、式(VIII)、式(IX)和式(X)中的一种或几种；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光稳定剂与所述单体二酐和单体二胺的和的质量比为(0.05～5)：100。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述单体二酐和单体二胺的摩尔比为1:0.8～1.5。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚酰胺酸溶液中聚酰胺酸的质量浓度为5～30wt％。
6.根据权利要求1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，再经过牵伸、洗涤、干燥后，得到聚酰胺酸纤维。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合温度为-10℃～50℃。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酰亚胺化温度为50℃～550℃；所述升温速度为1℃/min～30℃/min。
9.根据权利要求1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1～6倍。
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