[發明專利]抗紫外光老化聚亞苯基苯并二噁唑纖維的制備方法

無效

• 申請號: 201010270180.7
• 申請日: 2010-08-31
• 公開（公告）號: CN101906677A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 劉小云;宋波;莊啟昕;李欣欣;錢軍;韓哲文
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: D01F6/94
• 分類號: D01F6/94;D01F1/10;D01D5/06;D01D1/02;D01D10/02
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所 31230
• 代理人: 朱小晶

【技術領域】

本發明涉及聚亞苯基苯并二噁唑(PBO)纖維制備技術領域，具體地說，是一種抗紫外光老化PBO纖維的制備方法。

【背景技術】

聚苯撐苯并二噁唑(簡稱PBO)是一種全芳雜環的剛性棒狀液晶高分子，由干噴濕紡工藝制得的PBO纖維具有低密度，高強高模以及極高的耐熱和化學穩定性等優異性能，是目前綜合性能最佳的高性能纖維之一，被稱為二十一世紀超級有機纖維，在航空航天、高技術裝備等很多領域有廣闊的應用前景。

PBO纖維雖然具有很好的力學性能和熱穩定性，但是PBO纖維長期在紫外光的照射下時，纖維強度會出現大幅度的下降。2003年9月，美國第二機會防彈衣公司就曾向客戶通報PBO纖維在遇熱、光線照射和潮濕環境下的性能下降速度比原先預想要快許多的警告(Joannie?Chin?et?al.，Polymer?Degradation?and?Stability，2007，92：1234)。這極大地影響了PBO纖維在高科技領域中的應用。為此，需要提高PBO纖維的耐紫外光老化性能。

眾所周知，長時間暴露在紫外光下照射會導致高分子材料老化和性能降低，這是高分子材料制品所共有的缺點。在工業生產領域，通過長期的研究和實踐，人們已經針對各種高分子材料的紫外光老化問題開發出了特定的或者是通用的的防光老化劑，這些防光老化劑通常可通過原位聚合的方法或者在通過諸如螺桿擠出機之類的加工設備將防光老化劑加入體系進行共混的方法，將防光老化劑加入到高分子材料制品中，達到防光老化的目的。

對于PBO纖維，也有一些類似方法的報道，如中國專利CN101215732A中，將納米二氧化鈦預先混合在PPA中，然后加入到聚合原料體系中，聚合之后得到PBO/納米二氧化鈦共混溶液，并通過干噴濕紡工藝得到PBO/納米二氧化鈦纖維，納米二氧化鈦提供抗紫外效果。又如中國專利CN101397696A中，發明者將抗紫外劑TM直接加入聚合物料中，進行原位聚合得到混合有TM的PBO/PPA溶液，用來直接紡絲得到含有抗紫外劑的PBO纖維。

對于PBO纖維而言，大量的研究表明，那些通用的可提高大部分高分子材料制品耐紫外光老化性的抗老化劑，對提高PBO纖維的耐紫外光老化性效果并不好(Walsh?PJ?et?al，Journal?of?Applied?Polymer?Science，2006，102：3525)。另外一個問題在于加工過程：原位聚合時添加劑作為一種雜質存在于聚合體系中，不可避免的會干擾聚合過程；此外PBO/PPA紡絲液具有比一般的高分子纖維紡絲液或紡絲熔體高得多的粘度，而無機納米粒子極易團聚，因此很難使納米粒子在超高粘度的紡絲液中實現納米級的分散；另外，液晶高分子的紡絲過程對于紡絲液的流變性能非常敏感，紡絲液中加入如防老化劑之類的添加劑，會影響到液晶高分子的流變性能，干擾大分子鏈段的取向和有序結構的形成，增加紡絲難度，因為即使是結構上的微小缺陷，也會大大影響纖維的強度和模量。

【發明內容】

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種抗紫外光老化聚亞苯基苯并二噁唑(PBO)纖維的制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種抗紫外光老化聚亞苯基苯并二噁唑(PBO)纖維的制備方法，其具體步驟為：

在預聚合釜中按質量比加入1份4，6-二氨基間苯二酚鹽酸鹽，0.75～0.85份對苯二甲酸，3.8～4.8份多聚磷酸，2.2～3.2份五氧化二磷，在70～110℃下脫除氯化氫氣體后，逐步升溫至160～180℃，反應12～48小時后，將預聚物料轉移至雙螺桿反應器進行后聚合，得到符合要求的PBO/PPA紡絲原液，由計量泵定量輸送到紡絲組件；PBO/PPA紡絲液于150～200℃經噴絲板擠出(噴絲孔直徑為0.15～0.40mm)，通過50～300cm氣隙層拉伸后進入凝固浴，凝固浴液中事先已經加入特定的抗老化劑，在經過凝固浴之后，經50～300米左右30～50℃溫水的洗程，在70～110℃下干燥，然后以50～200米的速度卷繞，得到PBO原絲(AS纖維)，繼續在550～650℃進行熱處理則得到抗紫外光老化聚亞苯基苯并二噁唑纖維；

所述的抗老化劑，是指含有金屬離子的化合物，如金屬離子鹽類化合物和金屬離子的堿類化合物；這些金屬離子化合物，優選過渡金屬和稀土元素的離子化合物，最優選過渡金屬中的鐵、銅、鈷離子，以及稀土元素中的銪、銥離子化合物；

所述的金屬離子鹽類化合物，是指金屬離子的無機鹽或者有機鹽類，選擇標準是該種鹽類能夠溶于凝固液即可，其中優選金屬離子的氯化物，如氯化鐵、氯化銅、氯化鈷、氯化銪、氯化銥；