CN107022802A - 一种多孔聚酰亚胺纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多孔聚酰亚胺纤维及其制备方法，属于材料技术领域。该多孔聚酰亚胺纤维的制备方法，是将二酐单体和二胺单体溶解在反应溶剂中，使其发生缩聚合反应，得到聚酰胺酸纺丝溶液；接下来将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴中，利用凝固浴对纺丝后的聚酰胺酸纺丝溶液进行固化，得到聚酰胺酸原丝；最后将聚酰胺酸原丝纤维进行梯度热亚胺化，得到多孔聚酰亚胺纤维。该多孔聚酰亚胺纤维内的孔隙为微米级指状孔或纳米级指状孔，其介电常数为1.0‑3.2，纤维密度为0.7g/cm3‑1.1g/cm3，拉伸强度为0.1GPa‑1.5GPa，能应用于制备低介电复合材料。

Description

一种多孔聚酰亚胺纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种多孔聚酰亚胺纤维及其制备方法。
背景技术
聚酰亚胺是一种化学稳定性极好的聚合物材料，其具有良好力学性能、耐热性能和介电性能，因此，聚酰亚胺经常应用于航空航天，国防军工，阻燃防护和电子器件等领域。
但是由于普通的聚酰亚胺的介电常数一般在3-4之间，制成复合材料在高频条件下使用时会产生大量的热，影响材料自身性能。因此，如何降低聚酰亚胺的介电常数成为人们研究的重点。
中国专利CN105019047 A介绍了一种制备聚酰亚胺纤维的方法，其是通过在二酐单体中引入六氟二酐，使得制作的聚酰亚胺纤维的介电常数比较低，从而满足集成电路中的层间绝缘层的要求。但是，这也使得制备聚酰亚胺纤维的二酐单体的可选择范围受到了限制，具有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多孔聚酰亚胺纤维及其制备方法，以在降低多孔聚酰亚胺纤维的介电常数的同时，扩大制备多孔聚酰亚胺纤维的二酐单体可选择范围。
为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种多孔聚酰亚胺纤维的制备方法，包括如下步骤：
第一步，将二酐单体和二胺单体加入到反应溶剂中，使得二酐单体和二胺单体在反应溶剂中发生缩聚合反应，得到聚酰胺酸纺丝溶液；
第二步，将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴中，利用凝固浴对纺丝后的聚酰胺酸纺丝溶液进行固化，得到聚酰胺酸原丝；
第三步，将聚酰胺酸原丝纤维进行梯度热亚胺化，得到多孔聚酰亚胺纤维。
优选的，所述二酐单体与二胺单体的摩尔比为(1～1.05):1；所述聚酰胺酸纺丝溶液的固含量为5％～25％。
优选的，所述二酐单体为均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯醚二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四酸二酐中的一种或多种任意比例组合；
所述二胺单体为对苯二胺、4,4’-二氨基二苯醚、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑、邻苯二胺、间苯二胺中的一种或多种任意比例组合。
优选的，所述凝固浴的温度为30℃～70℃，所述凝固浴包括有机溶剂和凝固剂，所述凝固浴中的有机溶剂的体积分数为0-15％。
进一步的，所述凝固剂包括水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮、甲苯中的一种或多种任意比例组合。
优选的，所述反应溶剂和有机溶剂均包括N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种任意比例组合；
优选的，所述将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴时，采用湿法纺丝方法或干湿法纺丝方法；其中采用干湿法纺丝方法将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴时，空气层的长度为0.2cm-5cm。
优选的，所述将聚酰胺酸原丝纤维进行梯度热亚胺化前，将聚酰胺酸原丝用水进行清洗，然后在80℃～200℃进行干燥。
进一步的，所述梯度热亚胺化的温度范围为200℃～650℃。
与现有技术相比，本发明提供的多孔聚酰亚胺纤维的制备方法中，将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴的时候，聚酰胺酸纺丝溶液中的反应溶剂向凝固浴中扩散，而凝固浴中的凝固剂扩散到聚酰胺酸纺丝溶液中，形成双扩散效应；本发明利用这种双扩散效应，使得固化得到的聚酰胺酸原丝具有多孔结构，且经过性能测试发现，制备的多孔聚酰亚胺纤维具有较低的介电常数，使得多孔聚酰亚胺纤维应用到复合材料中能显著降低复合材料整体的介电常数。
而且，由于本发明提供的聚酰亚胺纤维在制备过程中，所使用的二酐单体是制备聚酰亚胺纤维常见的单体，这使得制备聚酰亚胺纤维的二酐单体可选择的范围比较广。
本发明进一步提供了采用上述方法制备得到的多孔聚酰亚胺纤维，所述多孔聚酰亚胺纤维内的孔隙为微米级指状孔或纳米级指状孔；所述多孔聚酰亚胺纤维的介电常数为1.0-3.2，所述多孔聚酰亚胺纤维的纤维密度为0.7g/cm3-1.1g/cm3，所述多孔聚酰亚胺纤维的拉伸强度为0.1GPa-1.5GPa。
与现有技术相比，本发明提供的多孔聚酰亚胺纤维的有益效果与上述技术方案提供的多孔聚酰亚胺纤维的制备方法的有益效果相同，在此不做赘述。
附图说明
图1为本发明实施例一制备的多孔聚酰亚胺纤维断面的扫描电子显微镜照片；
图2为本发明实施例二制备的多孔聚酰亚胺纤维断面的扫描电子显微镜照片；
图3为本发明实施例三制备的多孔聚酰亚胺纤维断面的扫描电子显微镜照片；
图4为本发明实施例四制备的多孔聚酰亚胺纤维断面的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
为了更为清楚的说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
本发提供了一种多孔聚酰亚胺纤维的制备方法，包括如下步骤：
第一步，将二酐单体和二胺单体加入到反应溶剂中，使得二酐单体和二胺单体在反应溶剂中发生缩聚合反应，得到聚酰胺酸纺丝溶液；
第二步，将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴中，利用凝固浴对纺丝后的聚酰胺酸纺丝溶液进行固化，得到聚酰胺酸原丝；
第三步，将聚酰胺酸原丝纤维进行梯度热亚胺化，得到多孔聚酰亚胺纤维。
通过本发明提供的多孔聚酰亚胺纤维的制备方法的具体过程可知，将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴的时候，聚酰胺酸纺丝溶液中的反应溶剂向凝固浴中扩散，而凝固浴中的凝固剂扩散到聚酰胺酸纺丝溶液中，形成双扩散效应；本发明利用这种双扩散效应，使得固化得到的聚酰胺酸原丝具有多孔结构，且经过性能测试发现，制备的多孔聚酰亚胺纤维具有较低的介电常数。
而且，由于本发明提供的聚酰亚胺纤维在制备过程中，所使用的二酐单体是之别聚酰亚胺纤维常见的单体，这使得制备聚酰亚胺纤维的二酐单体可选择的范围比较广。
下面分步骤对本发明提供的多孔聚酰亚胺纤维的制备方法进行说明。
一、第一步中，考虑到二酐单体容易发生水解，限定二酐单体与二胺单体的摩尔比为(1～1.05):1，使得二酐单体与二胺单体能够充分反应，且反应溶剂的加入量要保证聚酰胺酸纺丝溶液固含量为5％～25％，此处的固含量是指聚酰胺酸纺丝溶液中固体的质量占聚酰胺酸纺丝溶液质量的百分比。
示例性的，二酐单体为芳香族二酐单体，二胺单体为芳香族二胺单体，使得芳香族二酐单体和芳香族二胺单体在反应后，通过纺丝工艺在凝固浴中固化，使得聚酰胺酸中的芳环进行排列，以进一步促进聚酰胺酸原丝的多孔化。
如：均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯醚二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四酸二酐中的一种或多种任意比例组合。
芳香族二胺单体为对苯二胺、4,4’-二氨基二苯醚(ODA)、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑、对苯二胺、间苯二胺中的一种或多种任意比例组合。
反应溶剂包括N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种任意比例组合。
需要说明的是，第一步中所使用的二酐单体、二胺单体以及反应溶剂也可以按照实际情况选择，不仅限于所列出的反应溶剂。
第二步中，将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴时，可以选择的纺丝方法比较多，例如：湿法纺丝方法或干湿法纺丝方法。
优选的，采用干湿法纺丝方法将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴中，即在聚酰胺酸纺丝溶液纺丝后，从纺丝装置的喷头喷出的聚酰胺酸纺丝溶液先经过一段空气层，然后进入凝固浴中进行固化。而由于在聚酰胺酸纺丝溶液从纺丝装置的喷走喷出的时候，能够对聚酰胺酸的分子链进行一定程度的拉伸，使得在凝固浴中固化形成的聚酰胺酸原丝具有较强的力学性能。示例性的，空气层的长度为0.2cm-5cm，在这个长度下，所制备的多孔聚酰亚胺纤维具有良好的力学性能，又能促进多孔聚酰亚胺纤维中的孔隙的形成，以进一步降低多孔聚酰亚胺纤维的介电常数。
进一步，凝固浴的选择性比较广，例如：凝固浴可包括有机溶剂和凝固剂，所述凝固浴中的有机溶剂的体积分数为0-15％。而且，根据双扩散效应的原理，凝固浴中的有机溶剂的体积分数越小，凝固剂就会越快的向聚酰胺酸纺丝溶液中扩散，凝固浴中的有机溶剂的体积分数越大，凝固剂就会减慢的向聚酰胺酸纺丝溶液中扩散。换句或说，凝固浴中的凝固剂体积分数越大，凝固剂向聚酰胺酸纺丝溶液中扩散的速度也就越快；且经试验证明，凝固剂越快的向聚酰胺酸纺丝熔液中扩散，固化得到的聚酰胺酸原丝中的空隙越大。
值得注意的是，凝固剂可以为水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮、甲苯中的一种或多种任意比例组合。而且，为了避免不必要的污染，优选的，凝固浴中的有机溶剂与第一步中的反应溶剂相同，即有机溶剂包括N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种任意比例组合。
三、梯度热亚胺化的温度范围为200℃～650℃，且将聚酰胺酸原丝纤维进行梯度热亚胺化前，将聚酰胺酸原丝用水进行清洗，在80℃～200℃进行干燥，以进步清除残余在其中的有机溶剂。
本发明还提供了一种多孔聚酰亚胺纤维，采用上述多孔聚酰亚胺纤维的制备方法制备；多孔聚酰亚胺纤维内的孔隙为微米级指状孔或纳米级指状孔；多孔聚酰亚胺纤维的介电常数为1.0-3.2，多孔聚酰亚胺纤维的纤维密度为0.7g/cm3-1.1g/cm3，多孔聚酰亚胺纤维的拉伸强度为0.1GPa-1.5GPa。为了更为清楚的对多孔聚酰亚胺纤维的制备方法进行说明，下面通过实施例进行说明。
实施例一
第一步：将4,4’-二氨基二苯醚置于三口烧瓶中，加入N,N’-二甲基乙酰胺，搅拌使得4,4’-二氨基二苯醚充分溶解，然后分批加入均苯四甲酸二酐，使得4,4’-二氨基二苯醚和均苯四甲酸二酐发生缩聚反应，生成固含量为20％的聚酰胺酸纺丝溶液，聚酰胺酸纺丝溶液的特性粘度为2.72dL/g；其中，4,4’-二氨基二苯醚与均苯四甲酸二酐的摩尔比为1:1；
第二步，将聚酰胺酸溶液过滤消泡，采用湿法纺丝方法将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴中，在50℃利用凝固浴对纺丝后的聚酰胺酸纺丝溶液进行固化，得到聚酰胺酸原丝；其中，按体积分数，凝固浴包括94％的水和6％的N,N’-二甲基乙酰胺；
第三步，将聚酰胺酸原丝用水洗涤后在100℃下干燥，然后按照梯度热亚胺化的方法对聚酰胺酸原丝进行热亚胺化，得到多孔聚酰亚胺纤维；梯度热亚胺化的温度梯度为200℃，400℃。
图1为本实施例制备的多孔聚酰亚胺纤维断面的扫描电子显微镜照片；通过图1可以发看出本实施例制备的多孔聚酰亚胺纤维内的孔隙为微米级指状孔或纳米级指状孔，且对其力学系能进行测试后，测试结果显示多孔聚酰亚胺纤维的拉伸强度为0.55GPa，弹性模量为6.7GPa，纤维断裂伸长率为24.3％。
将本实施例制备的多孔聚酰亚胺纤维包埋于树脂中进行介电测试，结果显示此多孔聚酰亚胺纤维在室温和频率为30MHz条件下的介电常数为3.13，介电损耗为2.66×10-2。
实施例二
实施例二与实施例一的不同之处在于，第二步中所使用的凝固浴包括97％的水和3％的N,N’-二甲基乙酰胺。
图2为本实施例制备的多孔聚酰亚胺纤维断面的扫描电子显微镜照片；通过图2可以发看出本实施例制备的多孔聚酰亚胺纤维内的孔隙为微米级指状孔或纳米级指状孔，且对其力学系能进行测试后，测试结果显示多孔聚酰亚胺纤维的拉伸强度为0.43GPa，弹性模量为4.1GPa，纤维断裂伸长率为21.2％。
将本实施例制备的多孔聚酰亚胺纤维包埋于树脂中进行介电测试，结果显示此多孔聚酰亚胺纤维在室温和频率为30MHz条件下的介电常数为3.08，介电损耗为2.61×10-2。
实施例三
实施例三与实施例一的不同之处在于，第二步中所使用的凝固浴包括99％的水和1％的N,N’-二甲基乙酰胺。
图3为本实施例制备的多孔聚酰亚胺纤维断面的扫描电子显微镜照片；通过图3可以发看出本实施例制备的多孔聚酰亚胺纤维内的孔隙为微米级指状孔或纳米级指状孔，且对其力学系能进行测试后，测试结果显示多孔聚酰亚胺纤维的拉伸强度为0.37GPa，弹性模量为3.6GPa，纤维断裂伸长率为18.6％。
将本实施例制备的多孔聚酰亚胺纤维包埋于树脂中进行介电测试，结果显示多孔聚酰亚胺纤维在室温和频率为30MHz条件下的介电常数为2.51，介电损耗为2.59×10-2。
实施例四
实施例四与实施例一的不同之处在于，第二步中所使用的凝固浴为纯水。
图4为本实施例制备的多孔聚酰亚胺纤维断面的扫描电子显微镜照片；通过图4可以发看出本实施例制备的多孔聚酰亚胺纤维内的孔隙为微米级指状孔或纳米级指状孔，且对其力学系能进行测试后，所得多孔聚酰亚胺纤维的拉伸强度为0.27GPa，弹性模量为3.1GPa，纤维断裂伸长率为15.3％。
将所得的多孔聚酰亚胺纤维包埋于树脂中进行介电测试，结果显示此多孔聚酰亚胺纤维在室温和频率为30MHz条件下的介电常数为2.02，介电损耗为1.20×10-2。
实施例五
第一步：将对苯二胺和4,4’-二氨基二苯醚置于三口烧瓶中，加入N,N’-二甲基乙酰胺，搅拌使得对苯二胺和4,4’-二氨基二苯醚充分溶解，然后分批加入均3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐，使得对苯二胺和4,4’-二氨基二苯醚分别与3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐发生缩聚反应，生成固含量为20％的聚酰胺酸纺丝溶液，聚酰胺酸纺丝溶液的特性粘度为2.70dL/g；其中，3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、对苯二胺、4,4’-二氨基二苯醚的摩尔比为10:8:2；
第二步，将聚酰胺酸溶液过滤消泡，采用湿法纺丝方法将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴中，在50℃利用凝固浴对纺丝后的聚酰胺酸纺丝溶液进行固化，得到聚酰胺酸原丝；其中，按体积分数，凝固浴包括99％的水和1％的N,N’-二甲基乙酰胺；
第三步，将聚酰胺酸原丝用水洗涤后在100℃下干燥，然后按照梯度热亚胺化的方法对聚酰胺酸原丝进行热亚胺化，得到多孔聚酰亚胺纤维；梯度热亚胺化的温度梯度为280℃，420℃。
对本实施例制得的聚酰亚胺纤维的力学系能进行测试，测试结果显示多孔聚酰亚胺纤维的拉伸强度为0.35GPa，模量为37GPa，纤维断裂伸长率为17.3％。
将本实施例制备的多孔聚酰亚胺纤维包埋于树脂中进行介电测试，结果显示此多孔聚酰亚胺纤维在室温和频率为30MHz条件下的介电常数为2.32，介电损耗为2.34×10-2。
实施例六
第一步：将2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑置于三口烧瓶中，加入N,N’-二甲基甲酰胺，搅拌使得2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑充分溶解，然后分批加入均3,3’,4,4’-联苯醚二酐和3,3’,4,4’-二苯甲酮四酸二酐，使得2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑分别与3,3’,4,4’-联苯醚二酐和3,3’,4,4’-二苯甲酮四酸二酐发生缩聚反应，生成固含量为5％的聚酰胺酸纺丝溶液；其中，2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑、3,3’,4,4’-联苯醚二酐和3,3’,4,4’-二苯甲酮四酸二酐的摩尔比为3:1:2；
第二步，将聚酰胺酸溶液过滤消泡，采用干湿法纺丝方法将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴中，在70℃利用凝固浴对纺丝后的聚酰胺酸纺丝溶液进行固化，得到聚酰胺酸原丝；其中，按体积分数，凝固浴包括70％的水、15％的甲醇和15％的N,N’-二甲基甲酰胺；采用干湿法纺丝方法将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴时，空气层的长度为0.2cm；
第三步，将聚酰胺酸原丝用水洗涤后在200℃下干燥，然后按照梯度热亚胺化的方法对聚酰胺酸原丝进行热亚胺化，得到多孔聚酰亚胺纤维；梯度热亚胺化的温度梯度为200℃，460℃和650℃。
对本实施例制得的聚酰亚胺纤维的力学系能进行测试，测试结果显示多孔聚酰亚胺纤维的拉伸强度为1.5GPa，纤维断裂伸长率为19.3％。
实施例七
第一步：将邻苯二胺置于三口烧瓶中，加入二甲基亚砜，搅拌使得邻苯二胺充分溶解，然后分批加入均3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐，使得邻苯二胺与3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐发生缩聚反应，生成固含量为10％的聚酰胺酸纺丝溶液；其中，邻苯二胺和3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐的摩尔比为1:1.05；
第二步，将聚酰胺酸溶液过滤消泡，采用干湿法纺丝方法将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴中，在30℃利用凝固浴对纺丝后的聚酰胺酸纺丝溶液进行固化，得到聚酰胺酸原丝；其中，按体积分数，凝固浴包括90％的乙醇、5％的丙酮和5％的二甲基亚砜；采用干湿法纺丝方法将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴时，空气层的长度为5cm；
第三步，将聚酰胺酸原丝用水洗涤后在80℃下干燥，然后按照梯度热亚胺化的方法对聚酰胺酸原丝进行热亚胺化，得到多孔聚酰亚胺纤维；梯度热亚胺化的温度梯度为200℃，460℃和600℃。
实施例八
第一步：将间苯二胺置于三口烧瓶中，加入N-甲基吡咯烷酮，搅拌使得间苯二胺充分溶解，然后分批加入均3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐，使得间苯二胺与3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐发生缩聚反应，生成固含量为25％的聚酰胺酸纺丝溶液；其中，间苯二胺和3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐的摩尔比为1:1.02；
第二步，将聚酰胺酸溶液过滤消泡，采用干湿法纺丝方法将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴中，在30℃利用凝固浴对纺丝后的聚酰胺酸纺丝溶液进行固化，得到聚酰胺酸原丝；其中，按体积分数，凝固浴包括85％的乙二醇和15％的N-甲基吡咯烷酮；采用干湿法纺丝方法将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴时，空气层的长度为3cm；
第三步，将聚酰胺酸原丝用水洗涤后在200℃下干燥，然后按照梯度热亚胺化的方法对聚酰胺酸原丝进行热亚胺化，得到多孔聚酰亚胺纤维；梯度热亚胺化的温度梯度为200℃，460℃和600℃。
实施例九
第一步：将间苯二胺置于三口烧瓶中，加入N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺，搅拌使得间苯二胺充分溶解，然后分批加入均3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐，使得间苯二胺与3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐发生缩聚反应，生成固含量为15％的聚酰胺酸纺丝溶液；其中，间苯二胺和3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐的摩尔比为1:1.02；
第二步，将聚酰胺酸溶液过滤消泡，采用干湿法纺丝方法将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴中，在40℃利用凝固浴对纺丝后的聚酰胺酸纺丝溶液进行固化，得到聚酰胺酸原丝；其中，按体积分数，凝固浴包括90％的甲苯和5％的N,N’-二甲基甲酰胺和5％的N,N’-二甲基乙酰胺；采用干湿法纺丝方法将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴时，空气层的长度为2cm；
第三步，将聚酰胺酸原丝用水洗涤后在200℃下干燥，然后按照梯度热亚胺化的方法对聚酰胺酸原丝进行热亚胺化，得到多孔聚酰亚胺纤维；梯度热亚胺化的温度梯度为200℃，430℃和650℃。
本发明将实施例一至实施例四提供的多孔聚酰亚胺纤维的力学性能和介电性能测试结果列成表1进行分析，以说明凝固浴中有机溶剂含量对多孔聚酰亚胺纤维的性能影响。
表1 实施例一至实施例四提供的多孔聚酰亚胺纤维的性能测试结果
通过表1可以发现，实施例一至实施例四提供的多孔聚酰亚胺纤维均具有一定的力学强度，且随着凝固浴中有机溶剂含量的降低，多孔聚酰亚胺纤维的介电常数越来越小。
另外，通过图1-4可以看出，由于在凝固浴中持续发生反应溶剂与非溶剂的双扩散效应，本发明提供的多孔聚酰亚胺纤维的孔隙为连续孔，使得多孔聚酰亚胺纤维能够具有良好的拉伸性能和柔性性能。

Claims (10)

1.一种多孔聚酰亚胺纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，将二酐单体和二胺单体加入到反应溶剂中，使得二酐单体和二胺单体在反应溶剂中发生缩聚合反应，得到聚酰胺酸纺丝溶液；
第二步，将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴中，利用凝固浴对纺丝后的聚酰胺酸纺丝溶液进行固化，得到聚酰胺酸原丝；
第三步，将聚酰胺酸原丝纤维进行梯度热亚胺化，得到多孔聚酰亚胺纤维。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二酐单体与二胺单体的摩尔比为(1～1.05):1；所述聚酰胺酸纺丝溶液的固含量为5％～25％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二酐单体为均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯醚二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四酸二酐中的一种或多种任意比例组合；所述二胺单体为对苯二胺、4,4’-二氨基二苯醚、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑、邻苯二胺、间苯二胺中的一种或多种任意比例组合。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述凝固浴的温度为30℃～70℃，所述凝固浴包括有机溶剂和凝固剂，所述凝固浴中的有机溶剂的体积分数为0-15％。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述凝固剂包括水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮、甲苯中的一种或多种任意比例组合。
6.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述反应溶剂和有机溶剂均包括N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种任意比例组合。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴时，采用湿法纺丝方法或干湿法纺丝方法，其中采用干湿法纺丝方法将聚酰胺酸纺丝溶液纺丝到凝固浴时，空气层的长度为0.2cm-5cm。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将聚酰胺酸原丝纤维进行梯度热亚胺化前，将聚酰胺酸原丝用水进行清洗，然后在80℃～200℃进行干燥。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述梯度热亚胺化的温度范围为200℃～650℃。
10.一种采用权利要求1-9任一项所述制备方法得到的多孔聚酰亚胺纤维，其特征在于，所述多孔聚酰亚胺纤维内的孔隙为微米级指状孔或纳米级指状孔；所述多孔聚酰亚胺纤维的介电常数为1.0-3.2，所述多孔聚酰亚胺纤维的纤维密度为0.7g/cm3-1.1g/cm3，所述多孔聚酰亚胺纤维的拉伸强度为0.1GPa-1.5GPa。
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