[发明专利]一种聚酰亚胺纳米纤维纱线及其适合工业化生产的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学纤维纺丝技术领域，具体涉及一种纳米纤维纱线及其适 合工业化生产的制备方法，尤其涉及一种聚酰亚胺纳米纤维纱线及其适合工 业化生产的制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对织物面料的要求越来越高，既考虑织 物面料的功能，又考虑其舒适度。因而，行业内研究人员一直在对纤维纱线 的材质和制备过程进行着不断的提升和改进，在这其中，纳米级材质的纤维 纱线由于纤维直径超细，大大降低了丝的刚度，纱线触感极为柔软，纤维细 还可增加丝的层状结构，增大比表面积和毛细效应，使之具有良好的吸湿散 湿性，所以在业内受到了广泛的关注。

目前有关纳米纤维纱线的制备方法，最初报道制备纳米纤维纱线的方法 是把纳米纤维直接纺到液体表面，然后卷绕成无捻纤维束；如果纺到底部产 生涡流的液体浴中，可以获得具有捻度的纳米纤维纱线，但是在实际生产中 纱线的均匀度和捻度难以控制。专利CN102277668公开了一种静电纺纳米纤 维纱线的制备方法和装置，具体方法为采用抽真空漏斗式接收装置把纳米纤 维收集成纱线，但是实际应用中纱线的捻度还是不易控制。

目前有关纳米纤维纱线的制备方法已存在较多的有益尝试。例如：Dalton [polymer200546(3)611-614]采用双圆碟收集装置收集得到纳米纤维纱线， 但是制备的纱线不连续，长度太短，不能满足实际生产应用。中国专利[申请 公布号：CN102277668A]公开了一种静电纺纳米纤维纱线的制备方法和装置， 具体方法为采用抽真空漏斗式接收装置把纳米纤维收集成纱线，但是试生产 中纱线的捻度不易控制。中国专利[申请公布号：CN103305931A]公开了一种 静电纺丝制备聚丙烯腈预氧丝纳米纤维纱线的方法及装置，具体方法为利用 装置中的电机把收集的纳米纤维加捻成纱，然后再经过预氧化得到聚丙烯腈 预氧丝纳米纤维，但是在实际生产过程中，纱线的收集和卷绕在同一区域， 对纱线的质量有一定影响，纱线的制备和预氧化为两个独立的步骤，不能形 成连续化制备，大大影响了生产效率。中国专利[申请公布号：CN104695066 A]公开了一种转环型静电纺纳米纤维纱线制备装置及其制备方法，具体方法 为采用旋转的圆环收集器把纳米纤维旋转加捻成纱线，但是该方法对纱线的 均匀性不易控制，以及不适合制备需要经过热处理加工的连续聚酰亚胺纳米 纤维纱线，因而也无法实现工业化生产。

因此，如何工业化生产制备纳米级材质的纤维纱线，一直是行业内各生 产厂家关注的焦点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种纳米纤维纱线及其制 备方法，尤其是一种聚酰亚胺纳米纤维纱线及其适合工业化生产的制备方法。 本发明提供的聚酰亚胺纳米纤维，具有极为柔软等特点，还具有聚酰亚胺的 耐高温和阻燃性等特点，更重要的是本发明提供的制备方法，捻度和线密度 可控、粗细均匀，生产效率高、而且连续稳定，有利于工业化生产。

本发明提供了一种聚酰亚胺纳米纤维，由聚酰亚胺前驱体溶液经过静电 纺丝后得到；

所述聚酰亚胺前驱体由具有式I结构的单体、具有式II结构的单体、三 苯二醚二酐和二甲基联苯二胺共聚后得到；

其中，R₁选自联苯二酐残基、二苯醚二酐残基、二苯酮二酐残基、联三 苯二酐残基、均苯二酐残基和二苯硫醚二酐残基中的一种或多种；

H₂N-R₂-NH₂II；

其中，R₂选自4,4'-二苯氧基二苯甲酮二胺残基、对苯二胺残基、二苯醚 二胺残基、联苯二胺残基、二甲氧基联苯二胺残基和二苯氧基二苯砜二胺残 基中的一种或多种。

优选的，所述三苯二醚二酐包括3,3',4,4'－三苯二醚四甲酸二酐和/或 2,2',3,3'－三苯二醚四甲酸二酐；

所述二甲基联苯二胺包括2,2'-二甲基-4,4'-二氨基联苯胺和/或其异构体。

优选的，所述共聚为在强极性非质子溶剂中共聚；

所述强极性非质子溶剂为N,N-二甲基乙酰胺和/或N,N-二甲基甲酰胺。

优选的，所述三苯二醚二酐占二酐单体中的摩尔比为大于或等于0.5；所 述二甲基联苯二胺占二胺单体中的摩尔比为大于或等于0.5。