一种两步法连续化生产制备有色聚酰亚胺纤维的方法技术

本发明专利技术涉及一种两步法连续化生产制备有色聚酰亚胺纤维的方法，其制备过程是在N2环境下将聚酰胺酸溶液纺丝，经成型，水洗，染色，卷绕，然后预烘干，热环化/固化，得到有色聚酰亚胺纤维。本发明专利技术方法简单、有效，便于工业化生产，有效解决了聚酰亚胺表面惰性的问题，具有光明的应用前景；其中涂料着色粘合剂与聚酰胺酸、聚酰亚胺本体粘合性好，且固化温度低，不破坏颜料结构，可简易制得多种色光的聚酰亚胺纤维；制备得到的有色聚酰亚胺纤维并不降低聚酰亚胺本体的耐热性、耐溶剂性、介电性能等，并不减损其在电子、防火等多个领域的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种两步法连续化生产制备有色聚酰亚胺纤维的方法
本专利技术属于聚酰亚胺纺丝、染整加工领域，特别涉及一种两步法连续化生产制备有色聚酰亚胺纤维的方法。
技术介绍
聚酰亚胺纤维是一类典型的高性能纤维，基于纤维本征性质，聚酰亚胺织物也具有耐热性、机械性能优异，耐溶剂、耐辐照，介电性能好等特点，具有优异的综合性能，可用于复合材料、高温过滤、军工航天、消防等
目前，聚酰亚胺织物，如服装，无纺布等已在劳动防护、消防、防弹衣等领域拓展了一定规模的应用，受聚酰亚胺色彩单一等因素限制，其应用范围仍处于相对较窄的水平。聚酰亚胺纤维本身多为金黄色，通过结构设计也能获得一些浅黄色的纤维品种，但受本身共轭结构、电子云密度高等因素限制，想要通过结构设计获得多元化色泽的聚酰亚胺纤维十分困难。随着市场对多元化色泽聚酰亚胺织物的更高需求，对聚酰亚胺的染色性能的研究就显得十分必要。目前，聚酰亚胺纤维、织物染色的报道相对较少，现有研究主要是通过对聚酰亚胺进行预处理，如碱刻蚀、等离子处理，提高其对染料的亲和力，继而提升其上染性，如CN104532622B、CN103541214B等专利均采用对纤维进行碱性预处理的方法，然后再对纤维进行染色。但是，由于聚酰亚胺在碱性条件下具有一定的水解性，纤维的力学性能、耐热性能均会有所损失，通过这类方法也难以获得较深的色泽，并且，该方法染色色谱较窄，难以获得白色和其它浅色色光。其它方法，如等离子刻蚀、氧化还原刻蚀也属于这类范畴，它们均具有类似的缺点。除表面改性外，涂料染色也是一种常用的染色方法。涂料染色是通过浸轧、固色的方法将有色涂料转移到织物上，具有污染少、工艺简单等特点，但是涂料本身对聚酰亚胺纤维没有亲和力，与纤维粘合性较差，比较而言，聚酰胺酸纤维则含有活性基团，与涂料、颜料有较强的结合力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种两步法连续化生产制备有色聚酰亚胺纤维的方法，该方法简单、有效，解决了聚酰亚胺表面惰性的问题，可以制备多种色光的聚酰亚胺纤维，在电子、防火等多个领域具有广泛的应用前景。本专利技术的一种两步法连续化生产制备有色聚酰亚胺纤维的方法，具体步骤如下：在N2环境下，将聚酰胺酸溶液纺丝，经成型，水洗，染色，卷绕，然后预烘干，热环化/固化，得到有色聚酰亚胺纤维；其中，染色是在染色液中进行的，染色液包括：粘合剂、颜料和溶剂。所述聚酰胺酸溶液的溶剂为DMAc；纺丝为干喷湿纺或湿纺。所述水洗后经60～80℃热风干燥，去除表面水分残留。所述粘合剂为透明聚酰亚胺树脂，固含量为1～40％，结构式为：式中，n为1～30，Ar1为二胺骨架结构，Ar2为二酐骨架结构，Ar3为封端剂、单酐或单胺。所述透明聚酰亚胺树脂为低温固化树脂，克服了颜料在高温下色光、结构破坏的问题。所述Ar1的结构式为：中的一种。所述Ar2的结构式为：中的一种。所述Ar3的结构式为：中的一种。所述颜料的质量分数为0.1～25％；颜料为有机颜料或无机颜料；溶剂为四氢呋喃、乙醇、DMAc、NMP、DMF、DMSO或氯仿。所述有机颜料为偶氮类、酞菁类、二恶嗪类、喹吖啶酮类、硫靛系中的一种或几种。所述无机颜料为金属氧化物、金属盐、炭黑中一种或几种。所述金属氧化物为TiO2或ZnO；金属盐为Zn3(PO4)2。所述染色的温度为10～100℃；染色后经60～100℃热风干燥。所述预烘干是在烘箱中进行的，预烘干温度为40～80℃，预烘干时间为2～12h。所述热环化/固化的具体步骤为：在温度为100～120℃条件下恒温1～2h，在温度为260～310℃条件下恒温1-2h。本专利技术的一种两步法连续化生产制备有色聚酰亚胺纤维的方法，采用“两步法”纺丝技术，即以聚酰胺酸溶液纺丝制备聚酰胺酸前驱体纤维，再对聚酰胺酸纤维进行亚胺化处理制得聚酰亚胺纤维，可基于“两步法”纺丝制备聚酰亚胺纤维特点，在聚酰胺酸阶段对纤维着色，再对着色的初生纤维进行亚胺化处理，可有效解决聚酰亚胺纤维对涂料亲和力弱的问题，制得有色聚酰亚胺纤维。“两步法”纺丝制备聚酰胺酸初生纤维，聚酰胺酸纤维经聚酰亚胺树脂、颜料配制的染色浴着色，因聚酰胺酸含多羧基官能团结构，对树脂、颜料具有极强的吸附能力，克服了惰性聚酰亚胺纤维对颜料的吸附能力差的缺点，在后续热处理过程中，聚酰胺酸的环化反应与附着聚酰亚胺树脂的交联反应并存，可连续化生产。因此，结合聚酰胺酸-聚酰亚胺“两步法”纺丝技术与涂料染色技术，通过连续生产，制备多样色光的聚酰亚胺纤维则克服了聚酰亚胺纤维与颜料、粘合剂亲和性差的缺点。有益效果(1)本专利技术的方法简单、有效，便于工业化生产，有效解决了聚酰亚胺表面惰性的问题，具有光明的应用前景；(2)本专利技术的涂料着色粘合剂与聚酰胺酸、聚酰亚胺本体粘合性好，且固化温度低，不破坏颜料结构，可简易制得多种色光的聚酰亚胺纤维；(3)本专利技术制备得到的有色聚酰亚胺纤维并不降低聚酰亚胺本体的耐热性、耐溶剂性、介电性能等，并不减损其在电子、防火等多个领域的应用价值。附图说明图1是本专利技术中有色聚酰亚胺纤维的工艺流程图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1采用“两步法”干喷湿纺技术，以固含量15％均苯二酐/4,4’-二氨基二苯醚结构的聚酰胺酸溶液(溶剂为DMAc)为纺丝原液，经凝固浴成型，凝固浴为乙醇/水(1/1，v/v)，水洗，经60℃热风干燥，染色，染色液组成为：5％固含量的聚酰亚胺树脂，结构式如下：颜料为酞菁蓝，占溶液总质量的2％，溶剂为四氢呋喃，染色液温度为30℃；染色后进行热风干燥，热风温度为80℃，再在温度为50℃条件下进行预烘干6h，经110℃环化1h，280℃环化1h得蓝色聚酰亚胺纤维。所得蓝色聚酰亚胺纤维热分解温度高于490℃，热膨胀系数低于38ppm/k(未经着色的纤维热膨胀系数为57ppm/k)，可用于户外冲锋衣，舱内装饰，耐火材料，耐高温结构件的制备。实施例2采用“两步法”干喷湿纺技术，以固含量13.5％联苯苯二酐/对苯二胺结构的聚酰胺酸溶液(溶剂为DMAc)为纺丝原液，经凝固浴成型，凝固浴为DMAc/水(1/1，v/v)，水洗，经70℃热风干燥，染色，染色液组成为：3％固含量的聚酰亚胺树脂，结构式如下：颜料为CosmeticPinkRC01(颜料红181)，占溶液总质量的1％，溶剂为DMAc，染色液温度为80℃；染色后进行热风干燥，热风温度为80℃，再在温度为50℃条件下进行预烘干8h，经110℃环化1h，310℃环化1h得橙色聚酰亚胺纤维。所得橙色聚酰亚胺纤维热分解温度高于495℃(未经着色的纤维热分解温度为510℃)，热稳定性略有下降，但仍处于较高水平，远高于丙烯酸树脂类涂料，可用于消防服的制备。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两步法连续化生产制备有色聚酰亚胺纤维的方法，具体步骤如下：在N2环境下，将聚酰胺酸溶液纺丝，经成型，水洗，染色，卷绕，然后预烘干，热环化/固化，得到有色聚酰亚胺纤维；其中，染色是在染色液中进行的，染色液包括：粘合剂、颜料和溶剂。

【技术特征摘要】
1.一种两步法连续化生产制备有色聚酰亚胺纤维的方法，具体步骤如下：在N2环境下，将聚酰胺酸溶液纺丝，经成型，水洗，染色，卷绕，然后预烘干，热环化/固化，得到有色聚酰亚胺纤维；其中，染色是在染色液中进行的，染色液包括：粘合剂、颜料和溶剂。2.按照权利要求1所述的一种两步法连续化生产制备有色聚酰亚胺纤维的方法，其特征在于，所述聚酰胺酸溶液的溶剂为DMAc；纺丝为干喷湿纺或湿纺；水洗后经60～80℃热风干燥。3.按照权利要求1所述的一种两步法连续化生产制备有色聚酰亚胺纤维的方法，其特征在于，所述粘合剂为透明聚酰亚胺树脂，固含量为1～40％，结构式为：式中，n为1～30，Ar1为二胺骨架结构，Ar2为二酐骨架结构，Ar3为封端剂、单酐或单胺。4.按照权利要求3所述的一种两步法连续化生产制备有色聚酰亚胺纤维的方法，其特征在于，所述Ar1的结构式为：中的一种。5.按照权利要求3所述的一种两步法连续化生产制备有色聚酰亚胺纤维的方法，其特征在于，所述Ar2的结构式为：中的一种。6.按照权利要求3所述的一种两步法连续化生...

【专利技术属性】
技术研发人员：张清华，甘锋，李琇廷，董杰，赵昕，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31