專利名稱：一種三元共聚聚酰亞胺紡絲原液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬共聚聚酰亞胺紡絲領(lǐng)域，特別涉及一種三元共聚聚酰亞胺紡絲原液的制 備方法
背景技術(shù)：
聚酰亞胺纖維主要是指由聚酰胺酸或聚酰亞胺溶液紡制而成的高性能纖維，芳香 族聚酰亞胺纖維更是具有耐高溫、耐燃、耐輻射、高強度、高模量、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)異性能。 廣泛應(yīng)用于航空、航天和微電子等高技術(shù)領(lǐng)域。常見的芳香族聚酰亞胺分子鏈呈剛性、分子 間有強烈的相互作用、玻璃化溫度高，不溶解或熔融，這就造成其加工和成型的困難。為此 人們在通過對聚酰亞胺進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性(如引入柔性結(jié)構(gòu)單元、大的側(cè)基、扭曲和非共平面 結(jié)構(gòu)或通過共聚破壞分子的對稱性和規(guī)整度)來制備可溶性聚酰亞胺方面做了大量的工 作，結(jié)果表明這是提高芳香族類聚酰亞胺纖維加工性能的有效途徑。從目前開發(fā)的共聚聚酰亞胺纖維來看，80年代中期，奧地利的Lenzing AG公司推 出的產(chǎn)品-P84 纖維是最早商業(yè)化的聚酰亞胺纖維。它采用了三元共聚的方法來破壞分子 的對稱性和規(guī)整度，從而得到了可溶性的聚酰亞胺粉末。它是由BTDA和MDI及TDI縮聚制 得，能夠溶解于N-甲基吡咯烷酮(NMP) ；二甲基甲酰胺(DMF) ；N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)； 二甲基亞砜(DMSo)等非質(zhì)子溶劑中。美國專利US4801502公開了兩種該共聚物的基本溶 解工藝，但是這兩種方法制得紡絲漿液只限用于干法紡絲，并且溶解溫度過高，消耗能源過 多。美國專利US3985934公開了共聚物的濕法紡絲工藝，國家發(fā)明專利ZL02112048. X，美國 專利US4370290，US5378420也有相關(guān)共聚物紡絲報道，但都未提及到具體共聚物的具體溶 解工藝過程。一般共聚聚酰亞胺纖維分子結(jié)構(gòu)中的羰基是一個不飽和基團，它與碳碳雙鍵一 樣，由一個ο鍵和一個η鍵組成。但由于羰基氧原子的電負(fù)性比碳原子大，^電子云是不 均勻地分布在碳和氧之間，氧原子上的電子云密度較高，而碳原子上的電子云密度較低，氧 原子上帶有部分負(fù)電荷，碳原子上帶有部分正電荷，可以看出該類聚合物為一般為極性聚 合物。所以該類聚合物溶解于非質(zhì)子溶劑的過程是一個放熱過程。對于放熱的溶解過程， 降低溶解環(huán)境溫度有助于溶解。而目前的溶解工藝中均使用高溫溶解，這實際上是不利于 聚合物的充分溶解，容易發(fā)生結(jié)塊，對于由此漿液紡出的纖維性能也會受到很大影響。另一 方面，用于不同紡絲工藝的紡絲漿液的制備工藝也存在著很大差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種三元共聚聚酰亞胺紡絲原液的制備方法， 本方法工藝簡單，節(jié)約能源，所獲得的紡絲原液質(zhì)量高，可用于濕法或干濕法紡絲來制備高 性能共聚聚酰亞胺纖維。本發(fā)明的一種三元共聚聚酰亞胺紡絲原液的制備方法，包括(1)于-5 10°C下，將三元共聚聚酰亞胺樹脂分批均勻分散在非質(zhì)子溶劑中，濃度為15 25wt%，攪拌1 36小時后將溶液溫度按0. 1 1°C /min的速度升到室溫，再 持續(xù)攪拌1 72小時使三元共聚聚酰亞胺樹脂完全溶解；(2)在30 70°C下真空脫泡12 24小時，然后在室溫下靜置24 48小時，獲 得均勻透明紡絲原液。所述步驟(1)中的三元共聚聚酰亞胺樹脂大分子中第二單體(R1)和第三單體(R2) 的摩爾比為10 90 90 10，其大分子重復(fù)結(jié)構(gòu)單元如下
權(quán)利要求
一種三元共聚聚酰亞胺紡絲原液的制備方法，包括(1)于 5～10℃下，將三元共聚聚酰亞胺樹脂均勻分散在非質(zhì)子溶劑中，濃度為15～25wt％，攪拌1～36小時后將溶液溫度按0.1～1℃/min的速度升到室溫，再持續(xù)攪拌1～72小時使三元共聚聚酰亞胺樹脂完全溶解；(2)在30～70℃下真空脫泡12～24小時，然后在室溫下靜置24～48小時，獲得均勻透明紡絲原液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三元共聚聚酰亞胺紡絲原液的制備方法，其特征在于 所述步驟(1)中的三元共聚聚酰亞胺樹脂大分子中第二單體(R1)和第三單體(R2)的摩爾 比為10 90 90 10，其大分子重復(fù)結(jié)構(gòu)單元如下其中，基團R為下列結(jié)構(gòu)中的一種或兩種
3. 基團R1為下列結(jié)構(gòu)中的一種或兩種基團R2為下列結(jié)構(gòu)中的一種或兩種所述步驟(1)中的非質(zhì)子溶劑為N-甲基吡咯烷酮NMP、N，N-二甲基乙酰胺DMAc或N，N-二 甲基甲酰胺DMF。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三元共聚聚酰亞胺紡絲原液的制備方法，其特征在于 所述非質(zhì)子溶劑含水量要求小于500ppm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三元共聚聚酰亞胺紡絲原液的制備方法，其特征 在于所述步驟(1)中的溶解過程在通入氮氣或?qū)w系抽真空保護下進(jìn)行，真空度為 IX ICT3MPa 80 X ICT3MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三元共聚聚酰亞胺紡絲原液的制備方法，其特征在于 所述步驟(2)中所獲得的紡絲原液的表觀粘度范圍為3000cp 50000cp。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三元共聚聚酰亞胺紡絲原液的制備方法，包括(1)于-5～10℃下，將三元共聚聚酰亞胺樹脂均勻分散在非質(zhì)子溶劑中，三元共聚聚酰亞胺濃度為15～25wt％，通入氮氣或抽真空，真空度為1×10-3MPa～80×10-3MPa，攪拌1～36小時后將溶液溫度緩慢地升到室溫，再持續(xù)攪拌1～72小時使共聚聚酰亞胺完全溶解；(2)在30～70℃下真空脫泡12～24小時，然后在室溫下靜置24～48小時，獲得均勻透明紡絲原液，表觀粘度為3000cp～50000cp。本方法工藝簡單，節(jié)約能源，所獲得的紡絲原液質(zhì)量高，可用于濕法或干濕法紡絲來制備高性能三元共聚聚酰亞胺纖維。
文檔編號D01F6/78GK101967696SQ20101029467
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者于俊榮, 向紅兵, 胡祖明, 諸靜, 陳蕾 申請人:東華大學(xué)