[發明專利]一種抗紫外老化聚對苯撐苯并二噁唑纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 201010255580.0
• 申請日: 2010-08-17
• 公開（公告）號: CN101906676A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 金俊弘;趙浩;楊勝林;李光;江建明
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D01F6/94
• 分類號: D01F6/94;D01F1/10
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 武春華

技術領域

本發明屬聚對苯撐苯并二噁唑(PBO)纖維的制備領域，特別是涉及抗紫外老化聚對苯撐苯并二噁唑(PBO)纖維及其制備方法。

背景技術

聚對苯撐苯并二噁唑纖維(簡稱PBO纖維，下同)是目前高性能纖維領域中，綜合性能最為優異的高性能纖維之一，具有優良的力學性能、耐熱、阻燃性能、耐溶劑性能等。如以PBO纖維為例，其拉伸強度為5.8GPa，拉伸模量為300GPa，分別是PPTA纖維的兩倍，Zylon還具有優異的熱穩定性(熱分解溫度高達650℃)和阻燃性(LOI＝68)。PBO纖維在航空航天、防護材料、國防軍事、運動器材等方面有十分廣闊的應用前景和重要的應用價值，有著其它材料不可替代的作用。

PBO纖維雖然具有較好的力學性能和耐熱性能，但PBO纖維在紫外-可見光照射下，纖維的力學性能會出現較大幅度的下降，這極大地影響或限制了PBO纖維在先進復合材料領域中的應用。為此，如何提高PBO纖維的光穩定性能成為函需解決的關鍵問題。

已有使用表面涂層的方法改進PBO纖維光穩定性的報道，但效果并不理想。在聚合過程中添加抗紫外劑也是提高聚合物光穩定性的方法之一，但對PBO的聚合過程而言其反應過程較為復雜，且反應過程中有氣體脫出、體系粘度較大，這給光穩定劑的選擇帶來了困難。PBO聚合物在紡絲過程中呈現高分子液晶態，如選擇不當則會給紡絲過程造成不利，從而影響纖維的性能。綜上制備PBO纖維時所選用的光穩定劑須對聚合反應過程未造成不利且不影響成品纖維的性能。PBO纖維的老化過程也相對復雜，其老化機理尚不明確，這使PBO纖維的光穩定劑選擇較為困難。有報道選用受阻胺類光穩定劑、紫外線屏蔽劑等來改性PBO纖維的光穩定劑均未達到理想效果。本專利所闡述的在PBO聚合過程中添加合適的光穩定劑尤其是復合光穩定劑的改性手段是其他報道中不曾涉及的。

發明內容

本發明所解決的技術問題是提供抗紫外老化聚對苯撐苯并二噁唑(PBO)纖維及其制備方法，本發明所得的PBO纖維提高了耐紫外性能，同時不會影響PBO纖維的力學性能。

本發明的一種抗紫外老化聚對苯撐苯并二噁唑纖維，所述纖維中含有光穩定劑2，2’-(1，2-乙烷二基)雙(4，1-亞苯基)雙苯并噁唑和/或2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑，所述的光穩定劑總量占所述纖維的質量百分比為0.29％～1.63％。

作為優選的技術方案：

如上所述的一種抗紫外老化聚對苯撐苯并二噁唑纖維，所述的光穩定劑為2，2’-(1，2-乙烷二基)雙(4，1-亞苯基)雙苯并噁唑和2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑時，2，2’-(1，2-乙烷二基)雙(4，1-亞苯基)雙苯并噁唑與2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑的質量比為2～3∶1。

本發明還提供了一種抗紫外老化聚對苯撐苯并二噁唑纖維的制備方法，包括如下步驟：

將4，6-二氨基間苯二酚鹽酸鹽DAR、對苯二甲酸TA、五氧化二磷P₂O₅和多聚磷酸PPA按質量比1∶0.779∶2.781∶7.988配料；在惰性氣體保護下，加熱至100℃溶解，加入光穩定劑2，2’-(1，2-乙烷二基)雙(4，1-亞苯基)雙苯并噁唑或2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑，按照PBO纖維制備的方法即制得抗紫外老化聚對苯撐苯并二噁唑纖維；PBO纖維的制備方法參照專利ZL02160543.2中實施例3所公開的方法。

其中，2，2’-(1，2-乙烷二基)雙(4，1-亞苯基)雙苯并噁唑的加入量為4，6-二氨基間苯二酚鹽酸鹽質量的0.2％-1％；或2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑的加入量為4，6-二氨基間苯二酚鹽酸鹽質量的0.1％～0.5％。

如上所述的一種抗紫外老化聚對苯撐苯并二噁唑纖維的制備方法，所述的光穩定劑在反應體系中的HCl氣體脫除70～90％時加入。PBO的聚合體系是一個高粘度體系，當DAR單體中的HCl氣體脫除完畢后聚合進入預聚階段，體系的粘度即已達到很高值，此時加入光穩定劑將很難分散均勻。而如果在聚合初期即在未脫除HCl氣體時加入，加熱使單體DAR產生大量的HCl氣體會把光穩定劑帶到反應釜的釜壁上導致光穩定劑混合效果不佳。所以在聚合的中期即體系中的HCl氣體大部分脫除后再加入光穩定劑將有利于其在聚合物體系中的均勻分散。當反應體系已脫去大部分HCl氣體時，約為反應開始后3～5小時。

本發明又提供了另一種抗紫外老化聚對苯撐苯并二噁唑纖維的制備方法，包括如下步驟：