[发明专利]聚酰亚胺纤维的酰亚胺化装置及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚酰亚胺纤维技术领域，具体的说是涉及一种聚酰亚胺纤维的酰亚胺化装置及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺纤维是一种高强度、高模量且具有聚酰亚胺材料特有性能的高性能纤维。据理论计算,由均苯二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺纤维模量可达410GPa,仅次于碳纤维，并具有很高的热稳定性；其中，全芳香聚酰亚胺纤维的分解温度可达500℃，可用于超音速航空和航天领域；其还具有很高的耐辐照性及耐低温性能等，而成为航空航天首选的材料之一,也用做高温介质及射性物质的过滤材料。

目前聚酰亚胺纤维的制备方法有湿纺法或干湿纺法，这两种方法都可进一步再采用一步法纺丝或二步法纺丝，为了保持聚酰亚胺纤维的耐高温、耐溶剂等特点，二步法的应用更广泛。该二步法的第一步是：将聚合反应得到的聚酰亚胺溶液进行纺丝，得到聚酰胺酸纤维；第二步是将聚酰胺酸纤维进行化学环化或热环化后，得到聚酰亚胺纤维；其中，纤维的拉抻步骤可以在第一步或/和第二步中进行。

其中，上述热环化热酰亚胺化的处理多采用间歇式真空酰亚胺化方法和连续式管道酰亚胺化方法。间歇式真空处理是把酰亚胺酸纤维放入多段式升温的热处理釜中，进行逐段升温热环化，得到聚酰亚胺纤维；该方法由于丝束在丝筒上缠绕后具有一定厚度，受热均匀性难以保证，且在热处理釜中不同位置、不同丝筒上的丝束及丝筒内外层的丝束也由于受热情况不同，导致纤维性能差异大，影响成品合格率；且热处理釜造价较高，导致生产成本较高。而普通的连续式管道酰亚胺化是将一束聚酰亚胺酸纤维连续导入电加热管式通道或熔盐加热通道中进行热环化，热管道处理的加热区域较长，所需空间较大；并且，纤维通过通道时纤维必须是单束纤维，导致纤维的纤度会有很大局限性、生产效率较低；并且，由于熔盐加热或电加热的设备价格昂贵，增加多条普通连续式管道酰亚胺化的设备，生产成本会明显提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种能有效解决聚酰亚胺酸纤维受热不均匀、只能单束热环化的技术问题，且能改善生产局限性、提高生产效率、降低生产成本的聚酰亚胺纤维的酰亚胺化装置。

本发明的另一目的在于提供一种工艺简单的可多束热环化的聚酰亚胺纤维的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种聚酰亚胺纤维的酰亚胺化装置，包括：加热装置、保温层、导丝管、导气管；上述加热装置设置于保温层内，导丝管和导气管设置于加热装置内，而导丝管以导气管的中心线作为中心沿着该导气管的外壁环绕设置，该导丝管的外壁和导气管外壁设置多个通孔。

以及，上述聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：

获得聚酰亚胺酸纤维；

将该聚酰亚胺酸纤维依次进行凝固、水洗、干燥、上油处理；

将聚酰亚胺酸纤维传送至张力调节器进行张力调节；

将多束张力调节后的聚酰亚胺酸纤维匀速连续地通过至上述导丝管进行酰亚胺化热处理；

进行张力调节以及表面处理，得到上述聚酰亚胺纤维。

上述聚酰亚胺纤维的酰亚胺化装置通过将加热装置设置在保温层内，以及将导丝管和导气管设置在加热装置内，当启动加热装置后，该结构的设计既可以减少热量的损失，还可以使导丝管均匀受热，从而提高纤维质量的稳定性。并且，通过将导丝管以导气管的中心线作为中心沿着导气管的外壁环绕的设置，导丝管的外壁和导气管外壁设置多个通孔，该结构的设计除了可以增加导丝管的数量，使传统的纤维酰亚胺化热处理可实现多束处理，进而提高生产效率和改善生产局限性、降低生产成本之外，还可以使多束纤维在热环化的过程中与保护性气体接触均匀、紧密，提高聚酰亚胺纤维的质量稳定性。

上述聚酰亚胺纤维的制备方法，通过使用上述改进后的热酰亚胺化装置，改进了传统的酰亚胺化热处理方式，实现了多束纤维可匀速、连续地同时进行酰亚胺化热处理，从而使聚酰亚胺纤维的质量稳定性及生产效率提高。并且，该酰亚胺化热处理方法可以在简单的改进后还适用于芳纶纤维等高性能纤维的热处理，操作简便，成本低，适应性广。

附图说明

图1为本发明实施例中聚酰亚胺纤维的酰亚胺化装置的外观示意图；

图2为本发明实施例中聚酰亚胺纤维的酰亚胺化装置的横切面示意图；

图3为本发明实施例中聚酰亚胺纤维的酰亚胺化装置中导气管与导丝管位置结构示意图；

图4为本发明实施例中聚酰亚胺酸纤维到聚酰亚胺成品纤维的制备流程示意图。

具体实施方式