一种聚酰胺酸及其制备方法和其聚酰亚胺、聚酰亚胺纤维与流程

技术特征：
1.一种聚酰胺酸，包括链段a和链段b，所述链段a具有以下式1和式2所示结构中的至少一种，所述链段b具有以下式3所示结构；其中，链段a与链段a之间、链段b与链段b之间和/或链段a和链段b之间的链接包含以下式4所示结构；链段a和链段b不相同；2.根据权利要求1所述的聚酰胺酸，其特征在于：所述ar1和ar各自独立为含有至少一个碳六元环的四价芳香族残基，ar和ar1相同或不同，优选以下结构式中所示的芳香族残基中的一种：
氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑与联苯四甲酸二酐反应、将芳香族二胺与芳香族二酐反应，将以上两种反应所得产物混合并与芳香族二酐反应而得所述聚酰胺酸，其中联苯四甲酸二酐为3,3’4,4
’-
联苯四甲酸二酐和/或2,3,3’,4
’-
联苯二甲酸酐。5.根据权利要求4所述的聚酰胺酸的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在惰性的气体保护下，将x摩尔的2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑溶解于有机溶剂中，加入y摩尔的联苯四甲酸二酐充分反应得到预聚体溶液1；(2)在惰性的气体保护下，将z摩尔的芳香族二胺溶解于有机溶剂中，加入k摩尔的芳香族二酐充分反应得到预聚体溶液2；(3)将预聚体溶液1和预聚体溶液2混合充分搅拌1～2h得到预聚体溶液3；(4)将a摩尔的芳香族二酐加入到预聚体溶液3中充分反应得到所述聚酰胺酸。6.根据权利要求5所述的聚酰胺酸的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述芳香族二酐具有式5所示的结构：其中，ar1为含有至少一个碳六元环的四价芳香族残基；和/或，步骤(2)中，所述芳香族二胺具有式6所示的结构：h2n-ar
2-nh2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)，其中，ar2为含有至少一个碳六元环的二价芳香族残基；和/或，步骤(4)中，所述芳香族二酐具有式7所示的结构：其中，ar为含有至少一个碳六元环的四价芳香族残基。7.根据权利要求6所述的聚酰胺酸的制备方法，其特征在于：所述芳香族二酐为1,2,4,5-均苯四酸二酐，3,3’,4,4
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二苯甲酮四酸二酐，联苯四甲酸二酐，3,3’,4,4
’-
二苯甲醚四酸二酐，4,4
’-
(六氟异丙基)双邻苯二甲酸二酐中的至少一种；和/或，所述芳香族二胺为4,4
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二氨基二苯醚、对苯二胺、3,4
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二氨基二苯醚、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑中的至少一种。8.根据权利要求5所述的聚酰胺酸的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，0.90≤y/x＜1，优选为0.90≤y/x＜0.98；和/或，步骤(2)中，0.90≤k/z＜1，优选为0.90≤k/z＜0.98；和/或，步骤(4)中，0.95≤a/(x-y z-k)≤1.05，优选为0.98≤a/(x-y z-k)≤1.02。9.根据权利要求5～8之任一项所述的聚酰胺酸的制备方法，其特征在于：
二酐与二胺的总摩尔比(y k a)/(x z)为(0.95～1.05):1，优选为(0.98～1.02):1。10.一种聚酰亚胺，包括链段1和链段2，所述链段1具有以下式8和式9所示结构中的至少一种，所述链段2具有以下式10所示结构，其中，链段1与链段1之间、链段2与链段2之间和/或链段1和链段2之间的链接包含以下式11所示结构；链段1和链段2不相同；11.根据权利要求10所述的聚酰亚胺，由权利要求1～3之任一项所述聚酰胺酸或者权利要求4～9之任一项所述制备方法得到的聚酰胺酸经亚胺化得到。12.一种聚酰亚胺纤维，包含权利要求10所述的聚酰亚胺。13.根据权利要求12所述的聚酰亚胺纤维，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维由权利要求1～3之任一项所述聚酰胺酸或者权利要求4～9之任一项所述制备方法得到的聚酰胺酸经亚胺化得到。14.根据权利要求12或13所述的聚酰亚胺纤维，其特征在于：
所述聚酰亚胺纤维的断裂强力大于3.0gpa，cv≤5％；模量大于100gpa，cv≤5％。15.一种根据权利要求12～14之任一项所述的聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：将包含聚酰胺酸的纺丝原液经纺丝、亚胺化、热定型后得到聚酰亚胺纤维。16.根据权利要求15所述聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征在于：所述纺丝原液的固含量为5～30％，优选为12～18％；和/或，所述亚胺化处理采用多温区逐步升温的方式，亚胺化温度为100～550℃，优选为150～480℃；和/或，所述亚胺化过程采用氮气保护，氧含量不大于1％；和/或，所述热定型的温度为200～300℃，优选为200～280℃。17.根据权利要求15或16所述聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征在于：将聚酰胺酸溶液经脱泡、过滤后得到纺丝原液，采用湿法或干湿法工艺进行纺丝，经凝固、水洗、上油、干燥致密化、亚胺化、热定型后得到所述聚酰亚胺纤维。18.根据权利要求17所述聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征在于：所述脱泡采用真空静置或脱泡塔流延的方式；和/或，所述过滤方式为多道过滤，过滤精度为2～10μm，逐道增加过滤精度；和/或，凝固浴介质为二甲基乙酰胺水溶液，凝固浴的浓度采用阶梯浓度凝固，浓度为3～35％，凝固浴的温度为0～40℃；和/或，所述水洗为多道水洗，水洗温度为40～65℃；和/或，所述上油采用压辊式上油；和/或，所述干燥致密化的温度为60～150℃。

技术总结
本发明公开了一种聚酰胺酸及其制备方法和其聚酰亚胺纤维。所述聚酰胺酸包括链段a和链段b：其中，链段a具有以下式1和式2所示结构中的至少一种，链段b具有以下式3所示结构；其中，链段a与链段a之间、链段b与链段b之间、和/或链段a和链段b之间的链接包含式4所示结构；链段a和链段b不相同。本发明的聚酰亚胺纤维，均一性和稳定性，力学性能好，有利于后续加工。聚酰亚胺纤维断裂强力大于3.0GPa，CV≤5％，模量大于100GPa，CV≤5％。CV≤5％。CV≤5％。CV≤5％。


技术研发人员：陈雪 崔晶 孙旭阳 林程
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
技术研发日：2020.07.01
技术公布日：2022/1/3