[發(fā)明專利]紡絲級聚芳醚腈樹脂、聚芳醚腈纖維及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110430180.3
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN102516529A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉孝波;楊建;楊旭林;郭恒;鄒延珂;蒲澤軍;陳蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: C08G65/46
• 分類號: C08G65/46;C08G65/40;D01F6/66
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所 51124
• 代理人: 武森濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種紡絲級聚芳醚腈樹脂、聚芳醚腈纖維及其制備方法。

背景技術(shù)

聚芳醚睛(Poly?arylene?nitriles)(PEN)是一種高性能熱塑性高分子材料，它是從二十世紀(jì)八十年代以來首先為國防軍工和尖端技術(shù)的需求而發(fā)展起來的一類綜合性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)型高分子材料，具有很高的耐熱性、阻燃性、機(jī)械強度、阻紫外線性和抗蠕變性好等優(yōu)良特性，有望作為一類結(jié)構(gòu)材料、電子元件和電子材料而在航空航天、電子、通訊以及其他高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

由特種工程塑料所制備的纖維具有良好的熱穩(wěn)定性，可長期工作于150℃高溫下；良好的阻燃性，極限氧指數(shù)大于31，正常情況下不燃燒，燃燒時發(fā)煙量低；良好的耐化學(xué)性。這些優(yōu)異的性能使得特種工程塑料制備的纖維可以廣泛的用作水泥，造紙，鋼鐵，燃煤電廠，垃圾焚燒廠等行業(yè)的高溫過濾材料，以及耐高溫防火服，縫紉線等產(chǎn)品。將聚芳醚腈樹脂制備成高性能纖維將在上述高污染行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，并且有效的降低該行業(yè)對環(huán)境的破壞，從而使社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。因此，研究聚芳醚腈纖維及其制備方法具有很強的實用性。

但是到目前為止，聚芳醚腈的研究主要集中在研究合成工藝和配方等方面。國內(nèi)申請關(guān)于聚芳醚腈樹脂的生產(chǎn)發(fā)明專利主要有：專利申請?zhí)枮?4113026.6的《一種聚芳醚腈及其制造方法》、200610038381.8的《聚芳醚腈的工業(yè)化生產(chǎn)方法》、200510038360.1的《聚芳醚腈高分子無鹵阻燃劑的工業(yè)化生產(chǎn)方法》、200610021306.0的《一種含間苯鏈節(jié)的聚芳醚腈共聚物及其制備方法》、200810305720.3的《一種半晶型聚芳醚醚腈的工業(yè)化生產(chǎn)方法》。關(guān)于聚芳醚腈纖維的報道只有專利申請?zhí)枮?01010192447.5《一種聚芳醚腈纖維的制備方法》，該方法主要研究了添加無機(jī)填料的聚芳醚腈纖維制備，同時尚未明確指出聚芳醚腈紡絲專用料的具體結(jié)構(gòu)。由于在纖維中添加無機(jī)填料會降低樹脂的熔融紡絲的流動性，同時會降低纖維的強度，所以該專利申請書對聚芳醚腈纖維制備的參考價值不大。

因此，本專利的發(fā)明人在過去聚芳醚腈樹脂合成以及純化的基礎(chǔ)上，從各種結(jié)構(gòu)的聚芳醚腈樹脂中篩選出適合連續(xù)紡絲的聚芳醚腈樹脂。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種紡絲級聚芳醚腈樹脂，其含有結(jié)構(gòu)單元：

中的至少一種，且其熔融指數(shù)大于50g/10min。

優(yōu)選的，所述紡絲級聚芳醚腈樹脂，其含有結(jié)構(gòu)單元：

中的至少一種。

優(yōu)選的，上述紡絲級聚芳醚腈樹脂，其含有結(jié)構(gòu)單元：

其中，結(jié)構(gòu)單元的摩爾比為：90-99∶1-10。

優(yōu)選的，上述紡絲級聚芳醚腈樹脂的熔融指數(shù)大于65g/10min。

本發(fā)明還提供了上述紡絲級聚芳醚腈樹脂的制備方法，包括以下步驟：

(1)聚合反應(yīng)：

2，6-二鹵苯甲腈、芳香族二元酚為反應(yīng)原料，在非質(zhì)子強極性溶劑、催化劑、脫水劑的作用下反應(yīng)獲得聚芳醚腈溶液；其中，2，6-二鹵苯甲腈、芳香族二元酚為等摩爾配比；所述芳香族二元酚為對苯二酚、間苯二酚、聯(lián)苯二酚中的至少一種；

(2)后處理

將上述聚芳醚腈溶液沉淀，沉淀物研磨至粒徑≤0.05mm的粉末，將粉末用有機(jī)溶劑浸泡后固液分離，固體經(jīng)pH值5-7的水洗滌、過濾、干燥得本發(fā)明的紡絲級聚芳醚腈樹脂。

優(yōu)選的，步驟(1)中反應(yīng)原料、催化劑、非質(zhì)子強極性溶劑、脫水劑的摩爾配比為：2，6-二鹵苯甲腈∶芳香族二元酚∶催化劑∶非質(zhì)子強極性溶劑∶脫水劑＝1∶1∶1.1～1.5∶6～8∶1.2～1.5。

優(yōu)選的，步驟(1)中2，6-二鹵苯甲腈、芳香族二元酚為反應(yīng)原料，在非質(zhì)子強極性溶劑、催化劑、脫水劑的作用下于140～160℃常壓反應(yīng)2～4小時，去除脫水劑后升溫至190-210℃反應(yīng)4～6小時獲得聚芳醚腈溶液。

優(yōu)選的，所述2，6-二鹵苯甲腈為2，6-二氯苯甲腈。

優(yōu)選的，所述催化劑為堿金屬碳酸鹽；優(yōu)選為無水碳酸鈉、無水碳酸鉀或無水碳酸氫鈉中的至少一種；更優(yōu)選為無水碳酸鉀。

優(yōu)選的，所述非質(zhì)子強極性溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、環(huán)丁砜、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜中的至少一種；更優(yōu)選為N-甲基吡咯烷酮。

優(yōu)選的，所述脫水劑為烷基苯或鹵代苯；優(yōu)選為甲苯、二甲苯或氯苯中的至少一種；更優(yōu)選為甲苯。

優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、丙酮中的至少一種。