聚酰亚胺复合气凝胶纤维及其制备方法与流程

1.本发明属于复合材料技术领域，具体涉及聚酰亚胺复合气凝胶纤维及其制备方法。


背景技术：

2.保持体温的恒定对日常生活中的人体健康至关重要，能够在极端环境中可靠运行的先进隔热特种纺织品，因其可以有效地延缓人体皮肤附近微气候的温度升高或降低，从而增加暴露时间，受到人们的广泛关注。纤维的保温性能主要取决于纤维材料的密度、孔隙率、比表面积和材料中空隙的数量和大小。纤维材料的密度越小、孔隙率越大、比表面积越大、材料中空气含量越高，则保温性能越好。
3.传统的多孔材料，如二氧化硅气凝胶，由于其独特的多孔网络结构，被认为是新一代高效隔热材料，因此可以作为新一代合成纤维的备选材料，但是其力学性能较差，难以应用于服装纺织行业。具有良好力学性能的聚酰亚胺材料逐渐受到关注，因此如何将气凝胶的三维网络结构引入到聚酰亚胺纤维中，合成具有高比表面积和孔隙率，同时又能有良好的强度和弹性，以满足纺织化需求的聚酰亚胺复合气凝胶纤维，是保温领域的重要研究方向。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供一种聚酰亚胺复合气凝胶纤维及其制备方法。与现有聚酰亚胺气凝胶纤维相比，该聚酰亚胺复合气凝胶纤维在纺丝液中加入二氧化硅气凝胶前驱体水解液，使其在纺丝过程中和聚酰胺酸在凝固浴中共同凝胶，形成相互交联的三维网络结构。使复合气凝胶纤维的稳定性大大增加，同时由于二氧化硅气凝胶前驱体的加入，使得复合气凝胶纤维的密度大大降低，比表面积大大提高，孔隙率提升，耐高温性能提升。并且如果选用疏水性能好的硅源，可以提高复合气凝胶纤维的疏水性，使得常压冷冻干燥成为可能，将在很大程度上节约干燥所需能源，降低生产成本。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：聚酰亚胺复合气凝胶纤维的制备方法，包括如下步骤：
6.步骤s1，制备聚酰胺酸溶液；
7.步骤s2，对所述聚酰胺酸溶液进行处理，得到聚酰胺酸盐溶液；
8.步骤s3，制备二氧化硅气凝胶前驱体水解液；
9.步骤s4，将所述聚酰胺酸盐溶液和二氧化硅气凝胶前驱体水解液混合均匀，经过真空脱泡处理得到聚酰胺酸盐复合纺丝液；
10.步骤s5，将所述聚酰胺酸盐复合纺丝液进行纺丝，得到聚酰胺酸复合水凝胶纤维；
11.步骤s6，将所述聚酰胺酸复合水凝胶纤维进行溶液置换，然后进行溶液中化学亚胺化，得到聚酰亚胺复合湿凝胶纤维；
12.步骤s7，将所述聚酰亚胺复合湿凝胶纤维进行溶剂置换，然后进行常压冷冻干燥、
真空冷冻干燥或超临界干燥，得到所述聚酰亚胺复合气凝胶纤维。
13.作为上述技术方案的优选，所述步骤s1中，所述聚酰胺酸溶液由二酐单体与二胺单体在有机溶剂中聚合形成；所述步骤s2中的处理过程包括：步骤s21，在所述聚酰胺酸溶液中加入三乙胺；步骤s22，加入交联剂；所述步骤s3中二氧化硅气凝胶前驱体水解液由硅源、有机溶剂、水和酸催化剂混合形成；所述步骤s5中，将所述聚酰胺酸盐复合纺丝液经过计量泵和喷丝头，采用湿法纺丝直接喷入凝固浴中，然后经清洗浴清洗，形成所述聚酰胺酸复合水凝胶纤维；所述步骤s6中，将用清水洗净的所述聚酰胺酸复合水凝胶纤维置于有机溶剂中进行3-4次溶液置换，然后浸泡在含有乙酸酐和吡啶的有机溶液中化学亚胺化24-48小时，得到聚酰亚胺复合湿凝胶纤维；所述步骤s7中，所述溶剂置换采用叔丁醇和水的混合溶液进行多次置换，或者采用乙醇进行多次置换。
14.作为上述技术方案的优选，所述二酐单体为均四甲酸二酐、联苯四羧酸二酐、二苯醚四羧酸二酐、苯酮四甲酸酐、双酚a型二酐、氧双邻苯二甲酸酐、联苯四甲酸二酐、均苯四甲酸酐中的一种或多种；
15.所述二胺单体为4,4'-二氨基二苯醚、对苯二胺、二异氰酸二苯甲烷酯、二异氰酸甲苯酯、4,4'-二氨基苯酰替苯胺、4,4
’‑
二氨基-2,2
’‑
二甲基-1,1
’‑
联苯、2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷、双(4-氨基苯氧基)苯中的一种或多种；
[0016]
所述有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的一种。
[0017]
当聚酰胺酸溶液由均苯四甲酸酐和4,4-二氨基二苯醚反应得到时，其反应机理参见如下：
[0018][0019]
作为上述技术方案的优选，所述交联剂为1,3,5-三(4-氨基苯氧基)苯、双[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]胺，三聚氰胺及其衍生物中的一种或多种。
[0020]
作为上述技术方案的优选，所述聚酰胺酸盐溶液中聚酰胺酸盐的质量浓度为5-15wt％；所述二酐单体、二胺单体和交联剂摩尔比为(n+1)/n/m，其中n值为10-60，m值为0.5-1，所述二酐单体和三乙胺的摩尔比为1:1。
[0021]
作为上述技术方案的优选，所述硅源为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种；所述酸催化剂为草酸、乙酸、盐酸、硫酸中的一种或多种；
[0022]
所述硅源、水、有机溶剂的摩尔比为1:8:1-10，酸催化剂调节溶液ph为3-5。
[0023]
作为上述技术方案的优选，所述步骤s4中，聚酰胺酸盐溶液与二氧化硅气凝胶前驱体水解液的体积比为100:1-10。
[0024]
作为上述技术方案的优选，所述步骤s6中有机溶剂与所述聚酰胺酸复合水凝胶纤维的体积比为5-15:1；乙酸酐和吡啶的摩尔比为1:1，且乙酸酐与用于形成所述聚酰胺酸复合水凝胶纤维的二酐单体的摩尔量比为2-3:1。
[0025]
酰胺酸化学亚胺化形成酰亚胺的反应机理如下：
[0026][0027]
作为上述技术方案的优选，所述步骤s7中，采用叔丁醇和水的混合溶液进行多次置换时，所述叔丁醇和水的混合溶液中叔丁醇与水的体积比为2:3，所述混合溶液与所述聚酰亚胺有机凝胶纤维的体积比为5-15:1；此后进行常压冷冻干燥，所述冷冻干燥过程中温度为-30
‑‑
20℃，干燥时间优选48-72h；或者进行真空冷冻干燥，所述冷冻干燥过程中温度为-50
‑‑
30℃，压强为1-50pa，干燥时间优选24-48h；
[0028]
采用乙醇进行多次置换时，乙醇与所述聚酰亚胺有机凝胶纤维的体积比为5-15:1，此后进行超临界干燥，超临界干燥过程中使用的超临界流体为超临界co2，压力设定为8.5-9mpa，干燥釜温度为40-50℃，干燥时间优选12-24h。
[0029]
聚酰亚胺复合气凝胶纤维，使用上述制备方法制得。聚酰亚胺复合气凝胶纤维的拉伸强度为20-80mpa，弹性模量为500-1000mpa，比表面积为200-300m2/g，线密度为10-15tex，热导率为0.02-0.05w
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，并且具有良好的可纺性。
[0030]
本发明的有益效果是：本发明提供的一种聚酰亚胺复合气凝胶纤维具有典型的三维网络结构，具有较低的热导率和线密度，具有较高的强度和良好的韧性，具有良好的可纺性，可以应用于纺织、特种服饰和工业保温等领域；
[0031]
本发明提供的一种聚酰亚胺复合气凝胶纤维的制备方法，本方法原料广泛易得，制备工艺简单，反应条件温和，反应过程可控，工艺流程连续，前后处理步骤少，可实现大规模生产。
附图说明
[0032]
图1是本发明实施例1中聚酰亚胺复合气凝胶纤维的断面形貌sem图(左)及其局部放大sem图(右)。
[0033]
图2展示的是本发明实施例2中聚酰亚胺复合气凝胶纤维拉伸试验中应力-应变图。
具体实施方式
[0034]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]
实施例1
[0036]
取二胺单体对苯二胺10.814g(0.1000mol)，溶于450ml有机溶剂n-甲基吡咯烷酮中。搅拌均匀后，取二酐单体3,3,4,4-联苯四羧酸二酐31.383g(0.1067mol)加入上述混合溶液中，常温水浴中机械搅拌三十分钟。待溶液完全透明后，得到所述聚酰胺酸溶液。取三乙胺13.900ml(0.1000mol)加入到所述聚酰胺酸盐溶液中，继续搅拌十分钟。然后取交联剂1,3,5-三(4-氨基苯氧基)苯1.784g(0.0045mol)溶于50mln-甲基吡咯烷酮中，加入并继续
搅拌十分钟。得到所述聚酰胺酸盐溶液。其中，聚酰胺酸盐质量分数为10.53wt％，二酐单体、二胺单体、三乙胺和交联剂摩尔比为16:15:16:0.67。
[0037]
取1ml甲基三甲氧基硅烷，溶于1ml水和1ml有机溶剂n-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，在70℃烘箱中水解1小时，得到所述二氧化硅气凝胶前驱体水解液。其中硅源、水和有机溶剂摩尔比为1:8:1.6。聚酰胺酸盐溶液与二氧化硅气凝胶前驱体水解液的体积比为100:6。
[0038]
冷却至室温加入到所述聚酰胺酸盐溶液中，搅拌十分钟，最后在真空环境下脱泡2小时，得到所述聚酰胺酸盐复合纺丝液。
[0039]
在纺丝过程中，将脱泡后的所述纺丝液加入到储罐中，密封并加压0.1-0.2mpa来帮助所述纺丝液的流动。所述纺丝液采用湿法纺丝。具体的，采用直径0.5mm的喷丝头，喷丝头离凝固浴水面间隙为5cm，以1.8cm3/min的挤出速度纺丝，调控计量泵和绕丝机的频率，使绕丝机线速度与纺丝液线速度比为2:1。凝固浴和清洗浴为纯水浴，温度控制在5-15℃。所述聚酰胺酸盐纺丝液被计量泵从喷丝头中挤出到凝固浴中，经过凝固浴的溶剂置换固化形成直径约0.35mm的初生纤维。然后所述初生纤维经过导轮和绕丝机收集，在清洗浴中，表面残余的n-甲基吡咯烷酮被清洗，清洗时间1min，完成溶剂置换形成聚酰胺酸盐水凝胶纤维。
[0040]
然后将所述聚酰胺酸盐水凝胶纤维置于自身10倍体积n-甲基吡咯烷酮中溶剂置换4次，每次6小时，得到聚酰胺酸盐有机凝胶纤维。将溶剂置换后的所述聚酰胺酸盐有机凝胶纤维浸泡在乙酸酐和吡啶摩尔比为1:1的n-甲基吡咯烷酮溶液中24小时，得到聚酰亚胺有机凝胶纤维。乙酸酐与所述聚酰胺酸盐有机凝胶纤维的二酐单体摩尔量比为2:1，温度控制在25℃。
[0041]
然后将所述聚酰亚胺有机凝胶纤维在自身10倍体积的叔丁醇/水溶液中溶剂置换4次，每次6小时，所述叔丁醇/水溶液中，叔丁醇/水的体积比为2:3。然后经过常压冷冻干燥得到所述具有三维网络结构的聚酰亚胺复合气凝胶纤维。所述常压冷冻干燥过程中温度控制在-30
‑‑
20℃，干燥时间72h。所得到的聚酰亚胺复合气凝胶纤维拉伸强度为42.5mpa，弹性模量为621mpa，比表面积为265m2/g，线密度为21.7tex，热导率为0.030w
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。
[0042]
实施例2
[0043]
取二胺单体4,4'-二氨基二苯醚20.024g(0.1000mol)，溶于450ml有机溶剂n-甲基吡咯烷酮中。搅拌均匀后，取二酐单体均苯四甲酸酐23.273g(0.1067mol)加入上述混合溶液中，常温水浴中机械搅拌三十分钟。待溶液完全透明后，得到所述聚酰胺酸溶液。取三乙胺13.900ml(0.1000mol)加入到所述聚酰胺酸盐溶液中，继续搅拌十分钟。然后取交联剂1,3,5-三(4-氨基苯氧基)苯1.784g(0.0045mol)溶于50mln-甲基吡咯烷酮中，加入并继续搅拌十分钟，得到所述聚酰胺酸盐溶液。其中，聚酰胺酸盐质量分数为10.39wt％。二酐单体、二胺单体、三乙胺和交联剂摩尔比为16:15:16:0.67。
[0044]
取0.5ml甲基三甲氧基硅烷，溶于0.5ml水和1ml有机溶剂n-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，在70℃烘箱中水解1小时，得到所述二氧化硅气凝胶前驱体水解液。其中硅源、水和有机溶剂摩尔比为1:8:3.2。聚酰胺酸盐溶液与二氧化硅气凝胶前驱体水解液的体积比为100:4。
[0045]
冷却至室温加入到所述聚酰胺酸盐溶液中，搅拌十分钟，最后在真空环境下脱泡2
小时，得到所述聚酰胺酸盐复合纺丝液。
[0046]
在纺丝过程中，将脱泡后的所述纺丝液加入到储罐中，密封并加压0.1-0.2mpa来帮助所述纺丝液的流动。所述纺丝液采用湿法纺丝。具体的，采用直径0.5mm的喷丝头，喷丝头离凝固浴水面间隙为5cm，以1.8cm3/min的挤出速度纺丝，调控计量泵和绕丝机的频率，使绕丝机线速度与纺丝液线速度比为2:1。凝固浴和清洗浴为纯水浴，温度控制在5-15℃。所述聚酰胺酸盐纺丝液被计量泵从喷丝头中挤出到凝固浴中，经过凝固浴的溶剂置换固化形成直径约0.35mm的初生纤维。然后所述初生纤维经过导轮和绕丝机收集，在清洗浴中，表面残余的n-甲基吡咯烷酮被清洗，清洗时间1min，完成溶剂置换形成聚酰胺酸盐水凝胶纤维。
[0047]
然后将所述聚酰胺酸盐水凝胶纤维置于自身10倍体积n-甲基吡咯烷酮中溶剂置换4次，每次6小时，得到聚酰胺酸盐有机凝胶纤维。将溶剂置换后的所述聚酰胺酸盐有机凝胶纤维浸泡在乙酸酐和吡啶摩尔比为1:1的n-甲基吡咯烷酮溶液中24小时，得到聚酰亚胺有机凝胶纤维。乙酸酐与所述聚酰胺酸盐有机凝胶纤维的二酐单体摩尔量比为2:1，温度控制在25℃。
[0048]
然后将所述聚酰亚胺有机凝胶纤维在自身10倍体积的叔丁醇/水溶液中溶剂置换4次，每次6小时，所述叔丁醇/水溶液中，叔丁醇/水的体积比为2:3。然后经过真空冷冻干燥得到所述具有三维网络结构的聚酰亚胺复合气凝胶纤维。所述真空冷冻干燥过程中温度控制在-50
‑‑
30℃，压强控制在1-50pa，干燥时间24h。所得到的聚酰亚胺复合气凝胶纤维拉伸强度为54.5mpa，弹性模量为753mpa，比表面积为236m2/g，线密度为21.3tex，热导率为0.035w
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[0049]
实施例3
[0050]
取二胺单体4,4'-二氨基二苯醚20.024g(0.1000mol)，溶于750ml有机溶剂n-甲基吡咯烷酮中。搅拌均匀后，取二酐单体均苯四甲酸酐23.273g(0.1067mol)加入上述混合溶液中，常温水浴中机械搅拌三十分钟。待溶液完全透明后，得到所述聚酰胺酸溶液。取三乙胺13.900ml(0.1000mol)加入到所述聚酰胺酸盐溶液中，继续搅拌十分钟。然后取交联剂双[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]胺1.526g(0.0045mol)溶于50mln-甲基吡咯烷酮中，加入并继续搅拌十分钟，得到所述聚酰胺酸盐溶液。其中，聚酰胺酸盐质量分数为6.68wt％，二酐单体、二胺单体、三乙胺和交联剂摩尔比为16:15:16:0.67。
[0051]
取1ml正硅酸乙酯，溶于0.72ml水和2ml有机溶剂n-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，在70℃烘箱中水解1小时，得到所述二氧化硅气凝胶前驱体水解液。其中硅源、水和有机溶剂摩尔比为1:8:4，聚酰胺酸盐溶液与二氧化硅气凝胶前驱体水解液的体积比为100:7.4。
[0052]
冷却至室温加入到所述聚酰胺酸盐溶液中，搅拌十分钟，最后在真空环境下脱泡2小时，得到所述聚酰胺酸盐复合纺丝液。
[0053]
在纺丝过程中，将脱泡后的所述纺丝液加入到储罐中，密封并加压0.1-0.2mpa来帮助所述纺丝液的流动。所述纺丝液采用湿法纺丝。具体的，采用直径0.5mm的喷丝头，喷丝头离凝固浴水面间隙为5cm，以1.8cm3/min的挤出速度纺丝，调控计量泵和绕丝机的频率，使绕丝机线速度与纺丝液线速度比为2:1。凝固浴和清洗浴为纯水浴，温度控制在5-15℃。所述聚酰胺酸盐纺丝液被计量泵从喷丝头中挤出到凝固浴中，经过凝固浴的溶剂置换固化形成直径约0.35mm的初生纤维。然后所述初生纤维经过导轮和绕丝机收集，在清洗浴中，表
面残余的n-甲基吡咯烷酮被清洗，清洗时间1min，完成溶剂置换形成聚酰胺酸盐水凝胶纤维。
[0054]
然后将所述聚酰胺酸盐水凝胶纤维置于自身10倍体积n-甲基吡咯烷酮中溶剂置换4次，每次6小时，得到聚酰胺酸盐有机凝胶纤维。将溶剂置换后的所述聚酰胺酸盐有机凝胶纤维浸泡在乙酸酐和吡啶摩尔比为1:1的n-甲基吡咯烷酮溶液中24小时，得到聚酰亚胺有机凝胶纤维。乙酸酐与所述聚酰胺酸盐有机凝胶纤维的二酐单体摩尔量比为2:1，温度控制在25℃。
[0055]
然后将所述聚酰亚胺有机凝胶纤维在自身10倍体积的乙醇溶液中溶剂置换4次，每次6小时，然后经过超临界干燥得到所述具有三维网络结构的聚酰亚胺复合气凝胶纤维。所述超临界干燥过程中使用的超临界流体为超临界co2，干燥釜压力控制为8.5-9mpa，干燥釜温度控制在40-50℃，干燥时间16小时。所得到的聚酰亚胺复合气凝胶纤维拉伸强度为36.5mpa，弹性模量为334mpa，比表面积为283m2/g，线密度为15.1tex，热导率为0.031w
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。
[0056]
值得一提的是，本发明专利申请涉及的计量泵、绕丝机等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
[0057]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化，因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.聚酰亚胺复合气凝胶纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤s1，制备聚酰胺酸溶液；步骤s2，对所述聚酰胺酸溶液进行处理，得到聚酰胺酸盐溶液；步骤s3，制备二氧化硅气凝胶前驱体水解液；步骤s4，将所述聚酰胺酸盐溶液和二氧化硅气凝胶前驱体水解液混合均匀，经过真空脱泡处理得到聚酰胺酸盐复合纺丝液；步骤s5，将所述聚酰胺酸盐复合纺丝液进行纺丝，得到聚酰胺酸复合水凝胶纤维；步骤s6，将所述聚酰胺酸复合水凝胶纤维进行溶液置换，然后进行溶液中化学亚胺化，得到聚酰亚胺复合湿凝胶纤维；步骤s7，将所述聚酰亚胺复合湿凝胶纤维进行溶剂置换，然后进行常压冷冻干燥、真空冷冻干燥或超临界干燥，得到所述聚酰亚胺复合气凝胶纤维。2.如权利要求1所述的聚酰亚胺复合气凝胶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述聚酰胺酸溶液由二酐单体与二胺单体在有机溶剂中聚合形成；所述步骤s2中的处理过程包括：步骤s21，在所述聚酰胺酸溶液中加入三乙胺；步骤s22，加入交联剂；所述步骤s3中二氧化硅气凝胶前驱体水解液由硅源、有机溶剂、水和酸催化剂混合形成；所述步骤s5中，将所述聚酰胺酸盐复合纺丝液经过计量泵和喷丝头，采用湿法纺丝直接喷入凝固浴中，然后经清洗浴清洗，形成所述聚酰胺酸复合水凝胶纤维；所述步骤s6中，将用清水洗净的所述聚酰胺酸复合水凝胶纤维置于有机溶剂中进行3-4次溶液置换，然后浸泡在含有乙酸酐和吡啶的有机溶液中化学亚胺化24-48小时，得到聚酰亚胺复合湿凝胶纤维；所述步骤s7中，所述溶剂置换采用叔丁醇和水的混合溶液进行多次置换，或者采用乙醇进行多次置换。3.如权利要求2所述的聚酰亚胺复合气凝胶纤维的制备方法，其特征在于，所述二酐单体为均四甲酸二酐、联苯四羧酸二酐、二苯醚四羧酸二酐、苯酮四甲酸酐、双酚a型二酐、氧双邻苯二甲酸酐、联苯四甲酸二酐、均苯四甲酸酐中的一种或多种；所述二胺单体为4,4'-二氨基二苯醚、对苯二胺、二异氰酸二苯甲烷酯、二异氰酸甲苯酯、4,4'-二氨基苯酰替苯胺、4,4
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二氨基-2,2
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二甲基-1,1
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联苯、2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷、双(4-氨基苯氧基)苯中的一种或多种；所述有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的一种。4.如权利要求3所述的聚酰亚胺复合气凝胶纤维的制备方法，其特征在于，所述交联剂为1,3,5-三(4-氨基苯氧基)苯、双[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]胺，三聚氰胺及其衍生物中的一种或多种。5.如权利要求4所述的聚酰亚胺复合气凝胶纤维的制备方法，其特征在于，所述聚酰胺酸盐溶液中聚酰胺酸盐的质量浓度为5-15wt％；所述二酐单体、二胺单体和交联剂摩尔比为(n+1)/n/m，其中n值为10-60，m值为0.5-1，所述二酐单体和三乙胺的摩尔比为1:1。6.如权利要求2所述的聚酰亚胺复合气凝胶纤维的制备方法，其特征在于，所述硅源为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种；所述酸催化剂为草酸、乙酸、盐酸、硫酸中的一种或多种；所述硅源、水、有机溶剂的摩尔比为1:8:1-10，酸催化剂调节溶液ph为3-5。7.如权利要求2所述的聚酰亚胺复合气凝胶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤s4
中，聚酰胺酸盐溶液与二氧化硅气凝胶前驱体水解液的体积比为100:1-10。8.如权利要求2所述的聚酰亚胺复合气凝胶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤s6中有机溶剂与所述聚酰胺酸复合水凝胶纤维的体积比为5-15:1；乙酸酐和吡啶的摩尔比为1:1，且乙酸酐与用于形成所述聚酰胺酸复合水凝胶纤维的二酐单体的摩尔量比为2-3:1。9.如权利要求2所述的聚酰亚胺复合气凝胶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤s7中，采用叔丁醇和水的混合溶液进行多次置换时，所述叔丁醇和水的混合溶液中叔丁醇与水的体积比为2:3，所述混合溶液与所述聚酰亚胺有机凝胶纤维的体积比为5-15:1；此后进行常压冷冻干燥，所述冷冻干燥过程中温度为-30
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20℃，干燥时间优选48-72h；或者进行真空冷冻干燥，所述冷冻干燥过程中温度为-50
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30℃，压强为1-50pa，干燥时间优选24-48h；采用乙醇进行多次置换时，乙醇与所述聚酰亚胺有机凝胶纤维的体积比为5-15:1，此后进行超临界干燥，超临界干燥过程中使用的超临界流体为超临界co2，压力设定为8.5-9mpa，干燥釜温度为40-50℃，干燥时间优选12-24h。10.聚酰亚胺复合气凝胶纤维，其特征在于，使用如权利要求1-9中任意的制备方法制得。

技术总结
本发明公开了聚酰亚胺复合气凝胶纤维及其制备方法，先制备聚酰胺酸溶液；对聚酰胺酸溶液进行处理，得到聚酰胺酸盐溶液；制备二氧化硅气凝胶前驱体水解液；将聚酰胺酸盐溶液和二氧化硅气凝胶前驱体水解液混合并处理得到聚酰胺酸盐复合纺丝液；进行纺丝，得到聚酰胺酸复合水凝胶纤维；进行溶液置换，再进行溶液中化学亚胺化；进行溶剂置换，然后进行常压冷冻干燥、真空冷冻干燥或超临界干燥，得到所述聚酰亚胺复合气凝胶纤维。本发明提供的聚酰亚胺复合气凝胶纤维具有典型的三维网络结构，具有较低的热导率和线密度，具有较高的强度和良好的韧性，具有良好的可纺性，可以应用于纺织、特种服饰和工业保温等领域。特种服饰和工业保温等领域。特种服饰和工业保温等领域。


技术研发人员：向军辉 陈虎
受保护的技术使用者：上海澍澎新材料科技有限公司
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/10/20