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一步法紡制聚酰亞胺纖維

點擊次數:580    發布日期:2017-12-18   本文鏈接:http://www.miribilla.net/news/768.html

      隨著聚酰亞胺合成技術的不斷發展,出現了許多可溶性聚酰亞胺,從而推動了一步法紡制聚酰亞胺纖維的技術。與二步法不同,一步法紡制聚酰亞胺纖維是以聚酰亞胺溶液為紡絲漿液,初生纖維就是聚酰亞胺纖維,而不是聚酰胺酸纖維,因此該方法沒有酰亞胺化的工序??扇苄跃埘啺啡芤阂话悴捎梅宇?如問甲酚、對氯酚、間氯酚等)為溶劑,以醇類(如甲醇、乙醇、乙二醇等)或醇與水的混合物為凝固浴,采用濕法或干噴濕紡法紡制聚酰亞胺纖維。所得纖維經初步拉伸后有一定的強度,去除溶劑后,再進行熱拉伸和熱處理(300~500℃),可得到高強高模的聚酰亞胺纖維。

      程正迪等用間甲酚為溶劑,以3,3,4,4一聯苯四甲酸二酐(BPDA)和2,2一二(三氟甲基)一4,4一聯苯二胺(PFMB)為單體合成了聚酰亞胺漿液,濃度為12%~15%,采用干濕法紡絲,進入水甲醇的混合液中,在380℃以上的溫度下拉伸近10倍,強度達到3.2GPa,初始模量超過130GPa。所得纖維的耐熱性能良好,于400℃下處理3h后,模量損失為7%。用同樣的方法,以對氯酚為溶劑紡制的BPDA--DMB(2,2L二甲基一4,4L聯苯二胺)纖維的力學性能比BPDA—PFMB稍高,熱重損失5%的溫度為530℃。

      Kaneda等將由各種二胺和BPDA合成的聚酰亞胺溶于對氯苯酚中,用乙醇的水溶液作為凝固浴進行一步法紡絲。與Kevlar 49相比,該纖維有較低的吸濕率和較強的耐強酸性。
      對比以上紡制聚酰亞胺纖維的兩種不同路線,可以發現它們各有特點。二步法路線采用聚酰胺酸溶液為漿液,其溶劑通常為DMF、DMAc、DMSO、NMP等,這些溶劑在濕紡的過程中很容易被去除掉,比較容易回收,毒性也比較小。缺點是纖維的力學性能較難提高,這也是20世紀60~70年代聚酰亞胺纖維的研制工作出現中斷的重要原因之一。采用二步法制得的聚酰亞胺纖維的機械性能相對較差,其原因可能是纖維在后期的熱環化或化學環化的過程中破壞了業已在前期形成的取向結構及其他超分子結構。與兩步法不同的是,一步法紡制聚酰亞胺的路線采用聚酰亞胺溶液,而不是聚酰胺酸,制造纖維的整個過程沒有酰亞胺化過程,因此有利于纖維的超分子結構保持下來,但從目前聚酰亞胺的合成來看,普遍使用的溶劑是酚類,酚類溶劑(如間甲酚、對氯苯酚)不僅毒性較大,而且在纖維中的殘余量較大,很難去除干凈。因此如果能夠合成出可以溶解在低毒、易去除、甚至低成本的溶劑中的聚酰亞胺品種,那么采用一步法路線制備高性能的聚酰亞胺纖維則會更加方便。

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