一种聚酰胺酰亚胺沉析纤维的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚酰胺酰亚胺沉析纤维的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：第一步：将二胺单体和偏苯三酸酐酰氯在非质子极性溶剂中经催化剂作用得到聚酰胺酸聚合物，再经化学环化脱水得到聚酰胺酰亚胺聚合物溶液；第二步：将聚酰胺酰亚胺聚合物溶液稀释，将稀释后的聚酰胺酰亚胺聚合物溶液和沉析液加入到沉析机中，搅拌得到聚酰胺酰亚胺沉析纤维悬浮液；第三步：将聚酰胺酰亚胺沉析纤维悬浮液洗涤、过滤、干燥，得到聚酰胺酰亚胺沉析纤维。本发明专利技术工艺简单，沉析纤维的尺寸、形态易于控制，可直接用于制备高性能纸。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了，其特征在于，具体步骤包括：第一步：将二胺单体和偏苯三酸酐酰氯在非质子极性溶剂中经催化剂作用得到聚酰胺酸聚合物，再经化学环化脱水得到聚酰胺酰亚胺聚合物溶液；第二步：将聚酰胺酰亚胺聚合物溶液稀释，将稀释后的聚酰胺酰亚胺聚合物溶液和沉析液加入到沉析机中，搅拌得到聚酰胺酰亚胺沉析纤维悬浮液；第三步：将聚酰胺酰亚胺沉析纤维悬浮液洗涤、过滤、干燥，得到聚酰胺酰亚胺沉析纤维。本专利技术工艺简单，沉析纤维的尺寸、形态易于控制，可直接用于制备高性能纸。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
高性能纸是一种具有高强度、高模量、质量轻、耐热、绝缘、难燃、耐化学腐蚀、耐辐射、抗疲劳、尺寸稳定性佳等优异性能的材料，被广泛应用于耐高温绝缘材料、电子材料、结构材料，在电力、电子、交通等领域得到日益广泛的应用。高性能纸作为重要的战略物资和高科技材料一直是美国、日本、俄罗斯等发达国家竞相研究的热点。高性能纸主要以芳香酰胺族聚合物(聚酰芳胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺)制备而成，以这类聚合物制备的纸基复合材料具有强韧的机械性能、优良的介电性能以及灵活的可设计性。目前，市场上的高性能纸主要以聚酰芳胺纤维(芳纶)为基料制成，分为间位或对位芳香族合成纸。如美国杜邦公司的间位芳纶纸(商品名Ν0ΜΕΧ)和对位芳纶纸(商品名KEVLAR)。相比与国外的蓬勃发展，国内高性能纸的研究严重滞后，目前完全依靠进口昂贵的进口材料来满足需求。造成滞后的主要原因:一方面是浆柏等重要原材料生产技术的滞后，另一方面是该技术涉及造纸、材料、表面化学、电磁学等多学科的交叉领域，国内尚未有相关研究。浆柏作为高性能纸最基础原料，在纸张的结构中起到间隙填充和粘结作用，决定着最终纸张的性能，其开发的关键技术在于其形态的控制和非刚性的特性。浆柏制造方法主要分为两种:一是聚合物的溶液通过剪切力的作用直接制备得到，称为沉析纤维，如间位芳纶；二是将聚合物纺丝并切断，通过对短切纤维的研磨来制备，如对位芳纶。比较两种浆柏的制造，第一种方法比较简便，产物结构容易控制，适合连续化的生产；第二种方法对设备要求很高，且设备损耗较大。通常采用第一种方法来制备高聚物的浆柏，但由于部分聚合物不能溶解在常规的溶剂中，因此只能采用第二种方法来制备其浆柏。如:对位芳纶只能溶解在浓硫酸中，其浆柏是通过研磨短切纤维来制备。聚酰亚胺和聚酰胺酰亚胺中由于有酰亚胺基团存在，相比聚酰芳胺类聚合物具有更好的化学稳定性和力学强度，以其制备的高性能纸基材料具有更广阔的发展空间。但是由于溶解性问题，聚酰亚胺和聚酰胺酰亚胺两种聚合物都不能通过打浆的方法制备各自的沉析纤维；同时其纤维生产困难，通过研磨短纤得到的浆柏性能差，限制了他们在高性能纸方面的应用。从间位芳纶纸专利技术并使用经过了 50多年，目前市场上的高性能纸仍主要以聚酰芳胺类纸为主。由于浆柏制备条件的限制，聚酰亚胺和聚酰胺酰亚胺基高性能纸的性能并未体现出其应有的优势。如何通过较为简便的方法制备其浆柏，对高性能纤维纸的发展影响深远。美国专利US6294049B1公开了一种聚酰亚胺纸的制造方法，其主要制造过程是先将聚酰胺酸溶液经湿法纺丝制得聚酰胺酸沉析纤维，然后通过湿法造纸技术得到聚酰胺酸的湿纸，最后经过化学环化或者热环化处理制备出聚酰亚胺纸。该方法并不能直接制备得到聚酰亚胺沉析纤维，而是聚酰胺酸沉析纤维。由于抄造成纸后聚酰胺酸需要进行环化，这个过程会伴随大量的水生成，使得绝缘纸的物理、化学性能降低，并且生产工艺复杂。日本专利技术专利2003-96698公布了一种生产耐热绝缘纸的方法，即将聚酰亚胺纤维切断成3?12mm的短纤，在碎浆机的作用下使其在水中均匀分散，制成浆柏，然后采用湿法造纸技术制得了聚酰亚胺湿纸。但是聚酰亚胺纤维强度、刚性都很大需要特殊的切割装置，将其切断成短纤和原纤化过程中势必会造成设备和能源的大量损耗。同时，在原纤化叩解过程中，对纤维的表面有所损伤，影响浆柏的性能。2001年日本的古川幹夫等人专利技术了一种新型聚酰亚胺浸溃纸。这种聚酰亚胺浸溃纸的制造方法是将聚酰胺短纤维构成的片状体在聚酰亚胺前聚体的水溶液中浸溃，然后经加热使之转化为聚酰亚胺，由此而得到聚酰亚胺浸溃纸。然而该方法中要求聚酰亚胺前聚体必须是水溶的，溶解度要超过3wt%，这对遇水易沉淀的聚酰胺酸是非常困难的；并且成纸后仍需加热环化，会降低纸的性能。
技术实现思路
针对目前聚酰胺酰亚胺浆柏的制备状况，本专利技术的目的是提供，使其能用于高性能纤维纸的制造。为了达到上述目的，本专利技术提供了，其特征在于，具体步骤包括:第一步:将二胺单体和偏苯三酸酐酰氯在非质子极性溶剂中经催化剂作用反应得到聚酰胺酸聚合物，再经化学环化脱水得到聚酰胺酰亚胺聚合物溶液；第二步:将聚酰胺酰亚胺聚合物溶液稀释，将稀释后的聚酰胺酰亚胺聚合物溶液和沉析液加入到沉析机中，搅拌得到聚酰胺酰亚胺沉析纤维悬浮液；第三步:将聚酰胺酰亚胺沉析纤维悬浮液洗涤、过滤、干燥，得到聚酰胺酰亚胺沉析纤维。优选地，所述的化学环化脱水的具体步骤为:加入乙酸酐并搅拌，得到聚酰胺酰亚胺聚合物溶液。更优选地，所述第一步中，非质子极性溶剂、二胺单体、偏苯三酸酐酰氯、催化剂、乙酸酐的重量比为 150: 15-40: 15-40: 5-10: 5-15。优选地，所述的二胺单体具有H2N-R-NH2的结构，其中R为芳香族基团。更优选地，所述的二胺单体为对苯二胺、间苯二胺、3，4’- 二氨基二苯醚、4，4’_ 二氨基二苯醚、4,4’ _ 二氨基二苯硫醚、4,4’ - 二氨基二苯基甲烧、3, 3’ _ 二甲基联苯胺、2,2’ - 二甲基联苯胺、3，3’ - 二氯联苯胺、2，2’ - 二氯联苯胺、3，3’ - 二羟基联苯胺、3，3’ - 二甲氧基联苯胺、2，4- 二氨基甲苯、2,6- 二氨基甲苯、3, 3’- 二氯-4,4’- 二氨基二苯基甲烧、I,3-双(3-氨基苯基)丙烧、2, 2-双(4-胺基苯基)六氟丙烧、2, 2’ -双(二氟甲基)-4,4’ - 二氛基联苯、α, α -双(4_氛基苯基)-1,4_ 二异丙基苯、4,4’ - 二硫代二苯胺、4,4’ -亚甲基二苯胺、4，4’ - 二氨基二苯甲酮、3，3’ - 二氨基二苯甲酮、4，4’ - 二氨基二苯砜以及4，4’ - 二氨基-4”-羟基三苯甲烷中的一种或两种以上的混合物。优选地，所述第一步得到的聚酰胺酰亚胺聚合物溶液的质量浓度为8?40%，特性粘度为I?15dL/g，第二步中稀释后的聚酰胺酰亚胺聚合物溶液的质量浓度为2?30%。更优选地，所述第一步得到的聚酰胺酰亚胺聚合物溶液的质量浓度为8?15%，特性粘度为4.2dL/g，第二步中稀释后的聚酰胺酰亚胺聚合物溶液的质量浓度为10%。优选地，所述第二步中的沉析液由水2?3重量份、NMP5?8重量份和氯化钙I?2重量份组成。更优选地，所述第二步中的沉析液由水2重量份、NMP7重量份和氯化钙I重量份组成。更优选地，所述第二步中的稀释后的聚酰胺酰亚胺聚合物溶液和沉析液的重量比为 1: 5-20。优选地，所述的第二步中的搅拌速度为1000?7000rpm。更优选地,所述的第二步中的搅拌速度为4000rpm。优选地，所述的第二步中的聚酰胺酰亚胺沉析纤维悬浮液的质量浓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李文彬，毛志平，易泽雄，李雪峰，李栋，
申请(专利权)人：江苏巨贤合成材料有限公司，
类型：发明
国别省市：