本发明专利技术涉及化学纤维纺丝技术领域，具体涉及到一种超高支PI‑PSA电纺纤维长线纱的制备工艺及应用。一种超高支PI‑PSA电纺纤维长线纱的制备工艺，步骤包括：步骤一：将单体(Ⅰ)和单体(Ⅱ)提纯后，与溶剂一起加入到聚合反应釜中，得到聚酰胺酸溶液，随后与PSA机械混合，得到聚酰胺酸和PSA的纺丝原料液；步骤二：将纺丝原料液在高压电场中实施静电纺丝，用不锈钢网带为收集器，收集得到聚酰胺酸/PSA电纺纤维毡或非织造布；步骤三：将上述所得聚酰胺酸/PSA电纺纤维毡或非织造布分切成宽度在0.5‑5.0厘米的细长条，并将此长条进行热牵伸亚胺化形成取向电纺纤维束；步骤四：将上述电纺纤维束加捻得到超高支电纺PI/PSA复合纤维长线纱。
Preparation and Application of a Super High-count PI-PSA Electrospun Long Yarn
【技术实现步骤摘要】
一种超高支PI-PSA电纺纤维长线纱的制备工艺及应用
本专利技术属于化学纤维纺丝
，更具体地，本专利技术涉及一种超高支PI-PSA电纺纤维长线纱的制备工艺及应用。
技术介绍
聚酰亚胺(PI)纤维由于具有独特的刚性芳杂环结构，被视为最具潜力的高性能纤维材料之一。由于其具有优异的力学，热学及介电性能等，从而被广泛应用在航空航天，高温耐热，电子器件等领域。而芳砜纶(PSA)是最重要的聚芳酰胺纤维材料之一，是大分子主链上含有砜基(-SO2-)、芳环和酰胺键(-CONH-)的高性能纤维，分子间有氢键的相互作用而增强。将聚酰亚胺的耐高温性和聚砜酰胺的分子间横向增强效果结合起来，制造一种耐高温性能好、机械强度高的复合纳米纤维是非常必要的，有潜在的巨大应用市场。目前，制备PI纤维较常用的方法为两步法，即通过二酐与二胺单体在极性溶剂中进行缩聚反应得到聚酰胺酸(PAA)预聚体，通过湿法纺丝工艺制备PAA初生纤维，再经过热亚胺化或化学亚胺化过程得到PI纤维。然而对于目前静电纺丝技术还只是用来制造非织造布或在工业非织造布上喷涂一个纳米蛛网薄层，一般面密度在1g/m2左右，也能制造不连续的、线密度较大的粗纱线，一般的常规纤维纱线的线密度在6Tex以上，纱线的支数一般小于150支，绝大多数在100支以下，因此还没有技术能连续制造同时满足超小线密度或超高支数、耐温性好、机械性能优异的电纺PI/PSA复合(纳米)纤维纱。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术第一个方面提供了一种超高支PI-PSA电纺纤维长线纱的制备工艺，步骤包括：步骤一：将单体(Ⅰ)和单体(Ⅱ)提纯后，与溶剂一起加入到聚合反应釜中，得到聚酰胺酸溶液，随后与PSA机械混合，得到聚酰胺酸和PSA的纺丝原料液；步骤二：将纺丝原料液在高压电场中实施静电纺丝，用不锈钢网带为收集器，收集得到聚酰胺酸/PSA电纺纤维毡或非织造布；步骤三：将上述所得聚酰胺酸/PSA电纺纤维毡或非织造布分切成宽度在0.5-5.0厘米的细长条，并将此长条进行热牵伸亚胺化形成取向电纺纤维束；步骤四：将上述电纺纤维束加捻得到超高支电纺PI/PSA复合纤维长线纱。其中，所述单体(I)为二酐，其结构通式为：单体(II)为二胺，其结构通式为：H2N—R2—NH2(Ⅱ)；所得到的聚酰亚胺具有以下化学结构通式：其中n和m值分别为100-500之间的自然数；R1为C4-C30的二酐单体的残基结构，选自均苯四酸二酐残基、联苯二酐残基、二苯砜二酐残基、三苯二醚二酐残基、联三苯二酐残基、2.6－联二苯嘧啶二酐残基、二苯酮二酐残基、3,6桥烯环己四酸二酐残基、六氟丙酮二苯二酐残基、联苯二酚二苯二醚二酐残基、二苯硫醚二酐残基、二苯硫醚二酐残基、2,2-丙酮联二苯二酐残基中的一种或多种；R2为C6-C30二胺单体的残基结构，选自二苯醚二胺残基、对苯二胺残基、二甲氧基联苯二胺残基、二苯基甲烷二胺残基、间苯二胺残基、联苯二胺残基、二苯氧基二苯酚二胺残基、2-甲基二苯醚二胺残基、2,6-嘧啶联二苯二胺残基、(3,3’-二甲基)二苯甲烷二胺残基中的一种或多种；两种聚合物PI和PSA的比例，即质量比x/y＝(1-9)：(1-9)。作为一种优选的技术方案，所述纺丝原料液制备过程中的溶剂为极性有机溶剂，选自N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种。作为一种优选的技术方案，所述纺丝原料液制备过程中反应条件为：不锈钢反应釜的聚合反应温度为0-30℃，反应时间为1-10小时后，得到聚酰胺酸溶液，随后在该聚酰胺酸溶液中加入PSA粉末或PSA短纤，在0-30℃下机械搅拌溶解混合，最后加入N,N-二甲基乙酰胺进行稀释。作为一种优选的技术方案，所述纺丝原料液的绝对粘度为1.5-5.5Pa·s。作为一种优选的技术方案，所述静电纺丝的加工参数为：喷丝口到不锈钢网带收集器的间距为8-50cm，高压静电场的电场强度为100-650kV/m，不锈钢网带的走带速度为0.2-5m/min。作为一种优选的技术方案，所述热牵伸亚胺化工艺参数为：牵伸加工为三段5辊牵伸：第一段牵伸放卷速度为5-10m/min，牵伸比为1-5倍，牵伸温度160-220℃；第二段牵伸放卷速度为3-8m/min，牵伸比为1-5倍，牵伸温度280-320℃；第三段牵伸放卷速度为1-5m/min，牵伸比为1-3倍，牵伸温度350-400℃。作为一种优选的技术方案，所述加捻工艺参数为：加捻放卷速度为5-80m/min，捻度为300-2500捻/m。本专利技术第二个方面提供了一种超高支PI-PSA电纺纤维长线纱，根据上述制备工艺制备得到。作为一种优选的技术方案，所述超高支PI-PSA电纺纤维长线纱的单股纱线的支数为500-1500公支或300-900英支，连续长度大于2000米。本专利技术第三个方面提供了一种超高支PI-PSA电纺纤维长线纱在高档面料、高档服装、超薄高性能纤维布、高性能复合膜材料、高性能复合板材料、高性能缆绳和拉索中的应用。有益效果：采用本专利技术所述的制备工艺制备得到的超高支PI-PSA电纺纤维长线纱的支数在1000-1500公支，连续长度大于2000米，且同时具有优异的机械性能，解决了目前难以连续制造超小线密度或超高支数的电纺(纳米)纤维纱的技术难题，为制造这种纤维提供了一种高效且先进的制备工艺。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，并非对其保护范围的限制。本专利技术中的词语“优选的”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本专利技术实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本专利技术的范围之外。当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。例如，从“1至10”的指定范围应视为包括最小值1与最大值10之间的任何及所有的子范围。范围1至10的示例性子范围包括但不限于1至6.1、3.5至7.8、5.5至10等。为了解决上述问题，本专利技术第一个方面提供了一种超高支PI-PSA电纺纤维长线纱的制备工艺，步骤包括：步骤一：将单体(Ⅰ)和单体(Ⅱ)提纯后，与溶剂一起加入到聚合反应釜中，得到聚酰胺酸溶液，随后与PSA机械混合，得到聚酰胺酸和PSA的纺丝原料液；步骤二：将纺丝原料液在高压电场中实施静电纺丝，用不锈钢网带为收集器，收集得到聚酰胺酸/PSA电纺纤维毡或非织造布；步骤三：将上述所得聚酰胺酸/PSA电纺纤维毡或非织造布分切成宽度在0.5-5.0厘米的细长条，并将此长条进行热牵伸亚胺化形成取向电纺纤维束；步骤四：将上述电纺纤维束加捻得到超高支电纺PI/PSA复合纤维长线纱。步骤一本专利技术所述的超高支PI-PSA电纺纤维长线纱，其化学组成或结构是由单体(Ⅰ)和(Ⅱ)两类单体通过缩合聚合得到聚酰胺酸，并与P本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超高支PI‑PSA电纺纤维长线纱的制备工艺，其特征在于，步骤包括：步骤一：将单体(Ⅰ)和单体(Ⅱ)提纯后，与溶剂一起加入到聚合反应釜中，得到聚酰胺酸溶液，随后与PSA机械混合，得到聚酰胺酸和PSA的纺丝原料液；步骤二：将纺丝原料液在高压电场中实施静电纺丝，用不锈钢网带为收集器，收集得到聚酰胺酸/PSA电纺纤维毡或非织造布；步骤三：将上述所得聚酰胺酸/PSA电纺纤维毡或非织造布分切成宽度在0.5‑5.0厘米的细长条，并将此长条进行热牵伸亚胺化形成取向电纺纤维束；步骤四：将上述电纺纤维束加捻得到超高支电纺PI/PSA复合纤维长线纱。其中，所述单体(I)为二酐，其结构通式为：
【技术特征摘要】
1.一种超高支PI-PSA电纺纤维长线纱的制备工艺，其特征在于，步骤包括：步骤一：将单体(Ⅰ)和单体(Ⅱ)提纯后，与溶剂一起加入到聚合反应釜中，得到聚酰胺酸溶液，随后与PSA机械混合，得到聚酰胺酸和PSA的纺丝原料液；步骤二：将纺丝原料液在高压电场中实施静电纺丝，用不锈钢网带为收集器，收集得到聚酰胺酸/PSA电纺纤维毡或非织造布；步骤三：将上述所得聚酰胺酸/PSA电纺纤维毡或非织造布分切成宽度在0.5-5.0厘米的细长条，并将此长条进行热牵伸亚胺化形成取向电纺纤维束；步骤四：将上述电纺纤维束加捻得到超高支电纺PI/PSA复合纤维长线纱。其中，所述单体(I)为二酐，其结构通式为：单体(II)为二胺，其结构通式为：H2N-R2—NH2(Ⅱ)；所得到的聚酰亚胺具有以下化学结构通式：其中n和m值分别为100-500之间的自然数；R1为C4-C30的二酐单体的残基结构，选自均苯四酸二酐残基、联苯二酐残基、二苯砜二酐残基、三苯二醚二酐残基、联三苯二酐残基、2.6－联二苯嘧啶二酐残基、二苯酮二酐残基、3,6桥烯环己四酸二酐残基、六氟丙酮二苯二酐残基、联苯二酚二苯二醚二酐残基、二苯硫醚二酐残基、二苯硫醚二酐残基、2,2-丙酮联二苯二酐残基中的一种或多种；R2为C6-C30二胺单体的残基结构，选自二苯醚二胺残基、对苯二胺残基、二甲氧基联苯二胺残基、二苯基甲烷二胺残基、间苯二胺残基、联苯二胺残基、二苯氧基二苯酚二胺残基、2-甲基二苯醚二胺残基、2,6-嘧啶联二苯二胺残基、(3,3’-二甲基)二苯甲烷二胺残基中的一种或多种；两种聚合物PI和PSA的比例，即质量比x/y＝(1-9)：(1-9)。2.根据权利要求1所述的超高支PI-PSA电纺纤维长线纱的制备工艺，其特征在于，所述纺丝原料液制备过程中的溶剂为极性有机溶剂，选自N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的超高支PI-PS...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯豪情，潘萍萍，程楚云，王煜明，欧阳文，
申请(专利权)人：江西先材纳米纤维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36
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