亚微米杂环芳纶纤维及其制备方法

技术特征：
1.一种亚微米杂环芳纶纤维的制备方法，其特征在于，包括：制备聚合物的步骤，包括使二胺单体、二酰氯在有机溶剂和无机化合物的混合液中进行溶液聚合，得到聚合物；其中，所述二胺单体包括第一二胺单体和第二二胺单体，所述第一二胺单体为杂环二胺，所述第二二胺单体为芳环二胺，所述二胺单体的摩尔浓度为0.05-0.5mol/l；制备杂环芳纶纺丝溶液的步骤，包括将所述聚合物溶解在包含黏度调节剂的纺丝溶剂中，以得到杂环芳纶纺丝溶液，其中，所述杂环芳纶纺丝溶液中的所述聚合物的质量分数为0.5-5.0wt％，所述杂环芳纶纺丝溶液的黏度为10000-20000cp；制备亚微米杂环芳纶纤维的步骤，包括将所述杂环芳纶纺丝溶液进行过滤、脱泡处理后，采用气流纺丝法对所述杂环芳纶纺丝溶液进行纺丝，以得到所述亚微米杂环芳纶纤维。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备聚合物的步骤中所述第一二胺单体选自2-(4-氨基苯基)-5-氨基-苯并咪唑；所述第二二胺单体选自对苯二胺、间苯二胺、5-氯-对苯二胺、2,5-二氯-对苯二胺、3,4-二氨基二苯醚、4,4-二氨基二苯醚和2,2'-二(三氟甲基)二氨基联苯的一种或多种；基于二胺单体总摩尔数，所述第二二胺单体的摩尔百分数低于70％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备聚合物的步骤中所述聚合物的固含量为2-10wt％；优选的，所述聚合物的固含量为2-8wt％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备聚合物的步骤中所述有机溶剂选自n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺的一种或多种；所述无机化合物选自氯化钙和/或氯化锂；所述有机溶剂和无机化合物的重量比为50:(1-5)。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备聚合物的步骤中所述二酰氯选自对苯二甲酰氯和/或间苯二甲酰氯。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物的结构式中二胺单体的结构单元和二酰氯的结构单元的摩尔比为(0.9-1.1):1。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备杂环芳纶纺丝溶液的步骤中，所述聚合物和所述黏度调节剂的重量比为100:(5-50)。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备杂环芳纶纺丝溶液的步骤中，所述黏度调节剂选自聚氧乙烯醚和/或聚乙烯醇；所述聚氧乙烯醚的分子量为2,000-5,000,000；所述聚乙烯醇的分子量为200-20000。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备亚微米杂环芳纶纤维的步骤，在进行所述纺丝时，纺丝溶液温度为30-100℃，纺丝溶液的挤出速率10-2000μl/min，气流温度为100-400℃，气流流量为5-100l/min，喷丝孔直径为50-1000μm。10.一种亚微米杂环芳纶纤维，其特征在于，由权利要求1-9任意一项所述的方法制备而成，所述亚微米杂环芳纶纤维的直径为100nm-1μm。

技术总结
本申请公开了一种亚微米杂环芳纶纤维及其制备方法。本申请通过调控二胺单体和二酰氯聚合过程中的原料添加比例、反应参数以及所得聚合物的黏度，极大程度上降低了杂环芳纶纺丝溶液的表面张力及纺丝时的挤出涨大效应，提升了杂环芳纶纺丝溶液的稳定性和可纺性；再通过气流纺丝工艺对杂环芳纶纺丝溶液进行纺丝，最终可获得直径为100nm-1μm的亚微米纤维，且该纤维具有优异的柔韧性；最后通过不同的收集方式可将亚微米杂环芳纶纤维制备成不同材料形态，这有利于拓宽后期产品的加工方式及应用领域。本申请提供的亚微米杂环芳纶纤维的制备方法工序简单、节能、环保、高效，对设备要求低，能很好兼容现有工艺，极具大规模应用潜力。极具大规模应用潜力。极具大规模应用潜力。


技术研发人员：庹新林 杨诗煊
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2022.04.18
技术公布日：2022/7/1