一种高强高模聚酰亚胺纤维及其制备方法

摘要

一种高强高模聚酰亚胺纤维及其制备方法，属于高性能有机纤维技术领域。该纤维包括由联苯二酐(BPDA)、对苯二胺(pPDA)、2-(4-胺基苯)-5-胺基苯并咪唑(BIA)制备的聚酰亚胺纤维，其中PPDA与BIA的摩尔比为1∶10～3∶1，在合成过程中还可加入其它二胺和二酐单体，在制备过程中采用梯度温度式反应法和一步连续制备法，突破了2-(4-胺基苯)-5-胺基苯并咪唑含量增加带来的合成及加工上的困难，解决了纤维性能均一性和稳定性差的问题，获得了具有高强高模特性的聚酰亚胺纤维，其强度可达4.5GPa，模量可达201GPa，而且原料来源广泛，纺丝过程连续化进行，成本低，效率高，可以实现工业化生产。

主权项

一种高强高模聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征在于，包括由联苯二酐（BPDA）、对苯二胺（pPDA）和2－（4－氨基苯）－5－氨基苯并咪唑（BIA）无规共聚得到的聚酰亚胺纤维，其中对苯二胺与2－（4－氨基苯）－5－氨基苯并咪唑的摩尔比为1:10～3：1；包括以下步骤：A：将对苯二胺、2－（4－氨基苯）－5－氨基苯并咪唑、联苯二酐，按二胺与二酐总摩尔比1：0.95～1：1.05进行配比，其中对苯二胺与2－（4－氨基苯）－5－氨基苯并咪唑的摩尔比为1:10～3：1；B：在N2保护下将步骤A的二胺加入计量溶剂溶解，然后加入二酐，使溶液的固含量为5～35wt%，充分反应后获得聚酰胺酸纺丝溶液；C：将聚酰胺酸纺丝溶液按照湿法或干湿法纺丝工艺进行纺丝，采用一步连续制备法，即纺丝溶液经过喷丝板喷出后，连续经过凝固浴凝固、水洗、不同温度的热炉处理和收丝，得到高强高模聚酰亚胺纤维；聚酰胺酸纺丝溶液的合成采用梯度温度式反应，温度段为2～5段，每段温度为75℃～‑10℃，每个温度段反应时间不等，总计2～20小时；所采用的一步连续制备方法中，至少包括四段热炉，各热炉温度为80℃～550℃，过炉总时间为5～30min，其中当温度为低于400℃时，牵伸比为1～2，炉内气氛为空气或者氮气，当温度为400℃以上时进行高倍牵伸，牵伸比为3～7，炉内气氛为氮气。