超支化化合物改性可染聚酰亚胺纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超支化化合物改性可染聚酰亚胺纤维的制备方法，特征是，包括以下步骤：（1）将芳香族二酸酐和二元或三元羟基或氨基化合物在聚合釜中进行聚合反应，制备得到超支化化合物；（2）将超支化化合物提纯后加入聚酰亚胺聚合溶液中进行聚合反应；所述聚酰亚胺聚合溶液由单体3,3′,4,4′‑联苯四甲酸二酐（BPDA）和单体对苯二胺（PDA）组成；（3）采用步骤（2）得到的聚合反应产物进行纺丝，制得聚酰亚胺纤维。本发明专利技术通过添加超支化聚合物改性的方法使得聚酰亚胺纤维产生大量的活性基团，并改变聚酰亚胺大分子的堆积方式，增加了与染料分子的结合力和上染率，获得可染聚酰亚胺纤维。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超支化化合物改性可染聚酰亚胺纤维的制备方法，属于功能纺织材料

技术介绍
聚酰亚胺机械性能良好，而且既可以承受高达400℃的温度，又能在-200℃以下的超低温保持正常性能，还拥有很好的绝缘性能，可以说整体性能十分良好。由于这些良好的性能，聚酰亚胺的发展前景也是十分可观。根据组成聚酰亚胺的单体的不同，聚酰亚胺可以分为不含苯环的脂肪族聚酰亚胺、一种单体含有苯环的半芳香族聚酰亚胺和两种单体均含苯环的芳香族聚酰亚胺三种。而根据热性质，则可分为热塑性和热固性聚酰亚胺。聚酰亚胺是一类分子主链上含有酰亚胺环结构的聚合物(如式Ⅰ所示)。芳香族聚酰亚胺可以由多种多样的单体组成，这使其结构呈现多样化。而聚酰亚胺同时又拥有优秀的综合性能，这是许多高分子材料望尘莫及的。而多种多样的合成方法和加工手段，使得聚酰亚胺可以大量生产而不受条件限制。以上多种优点使聚酰亚胺材料有着宽阔的应用面，而在一些高科技领域如航空航天、电子工业、纳米、激光等，聚酰亚胺面料更是大展光彩。芳香族聚酰亚胺由于其独特的化学结构而具有优异的综合性能，主要包括：(1)良好的热稳定性，由3，3′，4，4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)与对苯二胺(PDA)所制备的聚酰亚胺的热分解温度高达600℃；(2)优异的耐低温性能，即使在液氦中也不会脆裂；(3)良好的尺寸稳定性和力学性能；(4)优异的抗辐射性；(5)良好的绝缘性和介电性；(6)优异的阻燃性以及低毒和良好的生物相容性。聚酰亚胺所具有的优异性能使其得到了人们的广泛关注，开发出多种形式的聚酰亚胺产品。目前已成功商业化生产的聚酰亚胺产品有：薄膜、纤维和工程塑料等。在纺织领域，聚酰亚胺纤维拥有良好前景，因其有较佳可纺性能，结合其自身的优良性能，可以应用于特殊服装领域。聚酰亚胺的良好的隔热性能使得由它制作的隔热防护服穿在身上十分舒适，且皮肤与其适应性能较佳。由于聚酰亚胺的稳定性能，由聚酰亚胺面料制成的衣物使用时间也长，不易变形，又很安全。同时，聚酰亚胺面料在劳动防护服方面的应用量、需求量都很大，我国许多特殊的工作岗位，在工作时都需要劳动防护服，这方面的需求量每年超过35万套。制作这么多的劳动防护服，每年需要的有着耐高温阻燃性能的服装用纤维高达300吨左右。可以说聚酰亚胺在服装方面的应用有着很大的优势。在无纺布制造方面，聚酰亚胺纤维也大有作为。装甲部队兵、赛车手、飞行员等特殊行业在工作中需要大量的防火阻燃纤维制作的衣服，由聚酰亚胺面料纺制的无纺布是应用于这一块的最佳材料。聚酰亚胺纤维制造的无纺布往往结合纳米技术，形成高科技纳米产品，具有保暖性能，又很舒服，可以用在军用服装、防生化武器特种服装、高效烟雾防护面罩等国防领域，也可以走进人民群众的生活，制成一些可以消除异常体味的休闲式服装。但是目前聚酰亚胺纤维存在着难以染色，其纺织品应用受到极大限制。因此着手解决聚酰亚胺纤维的染色问题已经成为打破聚酰亚胺纤维应用领域的一项重要技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种超支化化合物改性可染聚酰亚胺纤维的制备方法，通过添加超支化聚合物改性的方法使得聚酰亚胺纤维产生大量的活性基团，并改变聚酰亚胺大分子的堆积方式，增加了与染料分子的结合力和上染率，获得可染聚酰亚胺纤维。按照本专利技术提供的技术方案，一种超支化化合物改性可染聚酰亚胺纤维的制备方法，特征是，包括以下步骤：(1)将芳香族二酸酐和二元或三元羟基或氨基化合物按酸酐和羟基或氨基摩尔比1:2～2:1混合，在聚合釜中进行聚合反应，反应温度为60～180℃，反应真空度小于0.1个大气压，反应时间为3～9小时，制备得到超支化化合物；(2)将步骤(1)得到的超支化化合物经过滤提纯，并加入聚酰亚胺聚合溶液中进行聚合反应，聚合反应采用氮气保护，聚合温度为－5～5℃，聚合反应时间为2～10小时；所述聚酰亚胺聚合溶液由单体3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)和单体对苯二胺(PDA)以摩尔比1:2～2:1组成，所述超支化化合物的摩尔量占单体BPDA和PDA总摩尔量的1％～10％；(3)采用步骤(2)得到的聚合反应产物进行纺丝，制得聚酰亚胺纤维。进一步的，所述二元或三元羟基或氨基化合物采用三氨基苯、三乙醇胺或二乙醇胺。进一步的，所述聚酰亚胺聚合溶液的浓度为15～30％，溶剂采用N，N二甲基乙酰胺(Dmac)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)或N-甲基2-吡咯烷酮(NMP)。进一步的，所述步骤(3)中，聚酰亚胺纤维的纺制采用干法纺丝设备。进一步的，所述聚酰亚胺纤维的纺制工艺为：将步骤(2)得到的溶液挤入空气，然后进入凝固浴中，在拉伸浴中拉伸1.5～3倍，卷绕，得到聚酰胺酸纤维；然后将聚酰胺酸纤维浸在质量比为1:5～5:1的醋酸酐和吡啶的混合液中进行化学酰亚胺化，温度为20～70℃，时间为0.5～2h，得到聚酰亚胺纤维；再将聚酰亚胺纤维在450～600℃处理2～10min，同时对聚酰亚胺纤维进行小倍数的拉伸，拉伸倍数为1.5～3倍，得到所述的聚酰亚胺纤维。进一步的，所述凝固浴和拉伸浴采用质量比为1:5～5:1的水-溶剂混合液，溶剂采用甲醇、Dmac、DMF、DMSO或NMP。本专利技术所述超支化化合物改性可染聚酰亚胺纤维的制备方法，针对聚酰亚胺纤维不可染的难题提出了一条切实可行的解决方案，在不损害聚酰亚胺纤维物理和化学性能的基础上不仅解决了聚酰亚胺难以染色的问题，更通过化学改性的方式使得聚酰亚胺纤维的抗静电性能有所提升，阻燃效果提升，由于增加了氨基等活性抗菌基团使得抗菌性能大幅提高，纤维具备了更好的纺纱织造性能，增加纱线的抱合力并减少应为静电太大而产生的毛羽，有利于纱线及其面料机械性能的提高，提高了面料的穿着舒适度，拓展了其应用范围。附图说明图1为超支化化合物红外谱图。图2A为未添加超支化化合物的聚酰亚胺纤维的电镜图。图2B为实施例1得到的聚酰亚胺纤维的电镜图。图2C为实施例2得到的聚酰亚胺纤维的电镜图。图2D为实施例3得到的聚酰亚胺纤维的电镜图。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1：一种超支化化合物改性可染聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)将3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)和三氨基苯按酸酐和氨基摩尔比1:2混合，在聚合釜中进行聚合反应，反应温度为60℃，反应真空度小于0.1个大气压以保证反应生成的水被抽出，利于反应正向进行，反应时间为9小时，制备得到超支化化合物；(2)将步骤(1)得到的超支化化合物经过滤提纯，并加入聚酰亚胺聚合溶液中进行聚合反应，聚合反应采用氮气保护，聚合温度为－5℃，聚合反应时间为10小时；所述聚酰亚胺聚合溶液由单体3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)和单体对苯二胺(PDA)以摩尔比1:1组成，所述超支化化合物的摩尔量占单体BPDA和PDA总摩尔量的2％；所述聚酰亚胺聚合溶液的浓度为15％，溶剂采用N，N二甲基乙酰胺(Dmac)；(3)采用步骤(2)得到的聚合反应产物进行纺丝，制得聚酰亚胺纤维；所述聚酰亚胺纤维的纺制工艺为：将步骤(2)得到的溶液挤入空气，然后进入凝固浴中，在拉伸浴中拉伸1.5倍，卷绕，得到聚酰胺酸纤维；所述凝固浴和拉伸浴采用质量比为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超支化化合物改性可染聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征是，包括以下步骤：（1）将芳香族二酸酐和二元或三元羟基或氨基化合物按酸酐和羟基或氨基摩尔比1:2～2:1混合，在聚合釜中进行聚合反应，反应温度为60～180℃，反应真空度小于0.1个大气压，反应时间为3～9小时，制备得到超支化化合物；（2）将步骤（1）得到的超支化化合物经过滤提纯，并加入聚酰亚胺聚合溶液中进行聚合反应，聚合反应采用氮气保护，聚合温度为－5～5℃，聚合反应时间为2～10小时；所述聚酰亚胺聚合溶液由单体3,3′,4,4′‑联苯四甲酸二酐（BPDA）和单体对苯二胺（PDA）以摩尔比1:2～2:1组成，所述超支化化合物的摩尔量占单体BPDA和PDA总摩尔量的1%～10%；（3）采用步骤（2）得到的聚合反应产物进行纺丝，制得聚酰亚胺纤维。

【技术特征摘要】
1.一种超支化化合物改性可染聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征是，包括以下步骤：（1）将芳香族二酸酐和二元或三元羟基或氨基化合物按酸酐和羟基或氨基摩尔比1:2～2:1混合，在聚合釜中进行聚合反应，反应温度为60～180℃，反应真空度小于0.1个大气压，反应时间为3～9小时，制备得到超支化化合物；（2）将步骤（1）得到的超支化化合物经过滤提纯，并加入聚酰亚胺聚合溶液中进行聚合反应，聚合反应采用氮气保护，聚合温度为－5～5℃，聚合反应时间为2～10小时；所述聚酰亚胺聚合溶液由单体3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐（BPDA）和单体对苯二胺（PDA）以摩尔比1:2～2:1组成，所述超支化化合物的摩尔量占单体BPDA和PDA总摩尔量的1%～10%；（3）采用步骤（2）得到的聚合反应产物进行纺丝，制得聚酰亚胺纤维。2.如权利要求1所述的超支化化合物改性可染聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征是：所述二元或三元羟基或氨基化合物采用三氨基苯、三乙醇胺或二乙醇胺。3.如权利要求1所述的超支化化合物改性可染聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征是：所述聚酰亚胺聚合溶液的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘水平，傅佳佳，鲁双，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32