耐腐蚀耐高温的复合纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐腐蚀耐高温的复合纤维及其制备方法，包括将改性纤维素、聚酰亚胺树脂、添加剂静电纺丝制备得到耐高温、耐腐蚀的复合纤维。改性纤维素的制备条件：在20

【技术实现步骤摘要】
耐腐蚀耐高温的复合纤维及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合纤维制备领域，具体涉及一种耐腐蚀耐高温的复合纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚酰亚胺树脂复合材料是目前耐温等级最高的结构用树脂基复合材料之一，由于具有优异的耐热性和加工工艺性，被广泛应用于航空航天，特别是在空间技术等领域发挥了极其重要的作用。如今，聚酰亚胺树脂基复合材料耐温温度可以达到400℃以上。聚酰亚胺纤维作为高性能纤维的一个品种，因其大分子主链中有大量含氮五元杂环、苯环等，而且芳环中的碳和氧以双键相连，再加上芳杂环产生共轭效应，使主链键能大，分子间作用力也大。这样，当聚酰亚胺纤维受到高能辐射时，纤维大分子吸收的能量很难大于使分子链断裂所需的能量，而使纤维表现出许多优良的性能，除具有高强高模的特点外，还具有优良的耐热性能、介电性能、耐低温性能、耐辐射性能等特点。
[0003]聚酰亚胺纤维常用的合成方法有一步法和两步法合成，一步法合成中会引起溶剂的残留，毒性大且对环境不友好，两步合成法，会引起机械强度及力学性能的下降。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种改性纤维素的制备方法，制得的改性纤维素可以用于提高复合纤维的力学性能。
[0005]本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：一种改性纤维素的制备方法，包括：利用改性剂3
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷对纤维素进行改性。其具体制备条件为：在20
‑
35℃下，用1
‑
10wt％的NaOH溶液对纤维素进行碱化处理3
‑
12h，用蒸馏水洗涤至pH至6
‑
8，转入装有搅拌回流的三口烧瓶中，向三口瓶中缓慢加入3
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷后反应1
‑
6h后，用蒸馏水洗涤、抽干至pH为6
‑
8，放入60
‑
90℃鼓风干燥箱中烘干得到改性纤维素，粉碎机粉碎得改性纤维素粉末。通过利用改性剂3
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷将硅引入纤维素分子上，并且改性完纤维素后，更进一步改善聚酰亚胺纤维的力学性能，通过改性纤维素的添加，降低成本。
[0006]优选地，改性剂的用量为纤维素的1
‑
20wt％，例如，2、3、6、8、10、12、16、18、19.5wt％。
[0007]优选地，NaOH溶液的浓度可以为3
‑
10wt％，例如，4、5、6、8、8.5、9、9.5wt％。
[0008]优选地，碱化处理时间可以为3
‑
9h，例如，3.5、4、5、5.5、6、7、8h。
[0009]优选地，改性时间可以为2
‑
5h，例如，2.5、3、3.5、4、4.5h。
[0010]本专利技术的目的在于提供一种具有良好力学性能的复合纤维的制备方法，通过加入改性纤维素提高了复合纤维的拉伸强度和断裂伸长率，并提高复合纤维的耐高温、耐腐蚀性能。
[0011]本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：
[0012]一种复合纤维的制备方法，包括：将改性纤维素与聚酰亚胺树脂静电纺丝制备复合纤维。其中具体制备条件为：将改性纤维素粉末加入蒸馏水中，浸泡1
‑
6h，水浴升温至60
‑
95℃持续1
‑
3h，冷却至室温后得到改性纤维素溶液，改性纤维素粉末的含量为5
‑
20wt％；将聚酰亚胺树脂加入N,N
‑
二甲基乙酰胺中，制备聚酰亚胺树脂溶液，聚酰亚胺树脂的含量为5
‑
20wt％；将改性纤维素溶液与聚酰亚胺树脂溶液以体积比1：4
‑
20的比例混合，搅拌均匀后得到溶胶纺丝液。在室温20
‑
30℃及相对湿度30
‑
40％的条件下，对溶胶纺丝液进行静电纺丝，得到纳米复合纤维，静电纺丝的纺丝参数为：以给液速度为1
‑
3mL/h的流速输入到静电纺丝设备的喷头上，使用15
‑
20kV的高压电源进行静电纺丝，接收装置和喷头之间的距离为13
‑
18cm，接收滚筒转速为80
‑
120r/min。制备聚酰亚胺纤维时，因传统的制备工艺会导致聚酰亚胺纤维的取向结构和分子结构受到破坏，最终得到的产物力学性能较差，通过添加改性纤维素使聚酰亚胺纤维更好的沿轴向取向，诱导聚酰亚胺的结晶，得到的复合纤维综合了二者的优异性能，复合纤维的力学性能提升，但耐热性与耐腐蚀性下降，与纤维素相比，改性纤维素可以回复复合纤维的耐热性能和耐腐蚀性能。
[0013]优选地，改性纤维素溶液中改性纤维素的含量为10
‑
20wt％，例如，12、15、16.5、18、19wt％。
[0014]优选地，改性纤维素浸泡时间为1
‑
4h，例如，1.5、2、2.5、3、3.5h。
[0015]优选地，水浴升温温度至60
‑
85℃，例如，65、70、73、75、80、82℃。
[0016]优选地，聚酰亚胺树脂溶液中聚酰亚胺树脂的含量为10
‑
20wt％，例如，12、15、18、18.5、19、19.5wt％。
[0017]优选地，溶胶纺丝液中改性纤维素的量为聚酰亚胺树脂的5
‑
25wt％。
[0018]本专利技术的目的在于提供一种耐腐蚀耐高温的复合纤维，改性纤维素的加入引起复合纤维耐热和耐腐蚀性能下降，通过在纺丝液中加入甲苯二异氰酸酯和2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸改善了耐热和耐腐蚀性能下降的问题。
[0019]本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：
[0020]一种耐腐蚀耐高温的复合纤维的制备方法，包括：将权利要求1所述方法得到的改性纤维素、聚酰亚胺树脂、添加剂静电纺丝制备得到耐高温、耐腐蚀的复合纤维。其中具体制备条件为：将改性纤维素粉末加入蒸馏水中，浸泡1
‑
6h，水浴升温至60
‑
95℃持续1
‑
3h，冷却至室温后得到改性纤维素溶液，改性纤维素粉末的添加量为5
‑
20wt％；将聚酰亚胺树脂加入N,N
‑
二甲基乙酰胺中，制备聚酰亚胺树脂溶液，聚酰亚胺树脂的添加量为5
‑
20wt％；将甲苯二异氰酸酯
‑
改性纤维素溶液与聚酰亚胺树脂溶液以体积比1：3
‑
10的比例混合，加入添加剂甲苯二异氰酸酯和2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸，甲苯二异氰酸酯的添加量为1
‑
10wt％，2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸的添加量为0.5
‑
5wt％，搅拌均匀后得到溶胶纺丝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性纤维素的制备方法，包括：利用改性剂对纤维素进行改性；所述改性剂为3
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。2.根据权利要求1所述的一种改性纤维素的制备方法，其特征是：所述改性剂的用量为纤维素的1
‑
20wt％。3.权利要求1
‑
2任一所述方法得到的一种改性纤维素。4.权利要求3所述的一种改性纤维素在制备复合纤维中的用途。5.一种复合纤维的制备方法，包括：将权利要求1所述方法得到的改性纤维素与聚酰亚胺树脂静电纺丝制备复合纤维。6.根据权利要求5所述的一种复合纤维的制备方法，其特征是：所述改性纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑炜，
申请(专利权)人：舟山达康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：