[發明專利]一種聚對苯撐苯并二惡唑聚合物的半連續制備方法

有效

• 申請號: 201210502145.2
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN102936342A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 范新年;嚴家策;許偉;趙亮;郭玲;李欣欣;錢軍
• 申請（專利權）人: 中藍晨光化工研究設計院有限公司;華東理工大學
• 主分類號: C08G73/22
• 分類號: C08G73/22;D01F6/74
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 趙麗

技術領域

本發明涉及一種聚合物的制備方法，更具體地說，本發明涉及一種聚對苯撐苯并二惡唑聚合物的半連續制備方法，屬于高性能纖維生產領域。

背景技術

PBO纖維為順式聚對苯撐苯并二惡唑（Cis-Polyparaphenylene?benzobisoxazole，縮寫PBO）纖維的簡稱。該纖維所具有的5.8GPa抗拉強度和280GPa模量、68的限氧指數LOI值以及650℃的分解溫度等主要性能指標，均屬目前有機和無機纖維性能之最，其比強度約為鋼的12～14倍，比模量為鋼的1.4倍，而比重為1.54～1.56g/cm³，只有鋼的1/5。

由于其優越的性能，PBO纖維自一問世即被視為航空航天及軍事等先進結構復合材料的新一代超級纖維。PBO是采用4，6-二氨基間苯二酚鹽酸鹽和對苯二甲酸（TPA），以多聚磷酸（PPA）和五氧化二磷（P₂O₅）為溶劑，在釜內聚合進行溶液縮聚而制得。其中PPA既是溶劑，也是縮聚催化劑，合成路線為：

整個聚合過程分為兩個階段，首先是4，6-二氨基間苯二酚鹽酸鹽單體脫除HCl，然后與對苯二甲酸通過縮聚反應制備具有一定粘度的PBO漿液，然后通過干噴濕紡，制備出PBO纖維。該方法中存在以下幾個方面的不足：

1、現有的釜式聚合，耗時長，設備的利用率低；

2、現有的釜式聚合，由于聚合體系黏度大，難以攪拌，聚合物分子量達到一定程度后難以繼續增大，不能得到高分子量的聚合物；

3、現有的釜式聚合，由于聚合體系黏度大，聚合完成后，物料難以輸送、轉移；

4、現有的釜式聚合，由于是間歇式聚合，批次間聚合物的性狀差異較大，導致紡絲不連續，纖維的性能不穩定。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種聚苯并惡唑的制備方法，有效解決物料的連續轉移，能夠增強聚合物制備和紡絲過程的連續性。

為了實現上述發明內容，其具體的技術方案如下：

一種聚對苯撐苯并二惡唑聚合物的半連續制備方法，其特征在于：包括以下工藝步驟：

A、將對苯二甲酸、4，6-二氨基間苯二酚鹽酸鹽、多聚磷酸和五氧化二磷加入到帶下出料螺桿輸送裝置的捏合機中，進行脫除氯化氫和物料的混合，再將混合物通過捏合機的下出料螺桿輸送裝置輸送至混合釜中；

上述原料之間的加入比例為本領域公知技術，本發明中按照常規比例加入即可。

上述帶下出料螺桿輸送裝置的捏合機為本領域常規設備，即捏合機的下部設置有螺桿擠出機，用于將捏合機中經過捏合的混合物料螺桿輸送至下一設備。

B、將輸送至混合釜中的混合物在120～180℃下混合脫泡1～10h，然后輸送至過濾器進行本領域常規的過濾；

C、混合物經過過濾后，直接進入2臺以上串聯的螺桿擠出機中進行聚合，得到本發明產品即所述的聚對苯撐苯并二惡唑聚合物；螺桿擠出機中的聚合溫度控制為130～220℃。

優選的，在步驟A中，所述的在捏合機中進行脫除氯化氫和物料的混合具體為：在60～90℃下捏合0.5～5小時，然后在90～150℃下捏合6～25小時。

優選的，在步驟A中，所述的將混合物通過捏合機的下出料螺桿輸送裝置輸送至混合釜中，其輸送速度為80～500g/min。

優選的，在步驟C中，所述的螺桿擠出機的轉速為5～20Hz，控制機頭壓力為0.2～10Mpa，使聚合物的特性粘數達到30dl/g以上。

本發明帶來的有益技術效果：

1、本發明將原料加入捏合釜中，在捏合釜中進行單體的脫氯化氫，增大了高粘度體系的表面更新能力，增加了脫氯化氫的速度；然后進入混合釜中，脫除聚合物的氣泡，并進行混合，再用計量泵泵入過濾器中，過濾器直接與2臺以上串聯的螺桿擠出機相連，脫去氯化氫和氣泡后的物料過濾后，進行聚合，操作連續性提高。

2、本發明無需在捏合機中進行預聚合反應，大大節約了時間；直接將混合物進行混合和脫泡，減小不同釜中物料性狀的差異，然后過濾和進入螺桿擠出機進行聚合，再將聚合物用來紡絲。采用捏合機脫氯化氫，脫氯化氫過程是間歇的，進入螺桿擠出機中聚合、過濾及后續的紡絲是連續的，大大縮短了反應的時間，增大生產過程的連續性。

3、本發明是使用帶下出料螺桿輸送裝置的捏合機，捏合脫氣，利用捏合機的強制攪拌，增大了脫氣速度和效率，利用下出料螺桿的強制輸送能力將高粘度物料順利輸送到脫泡混批釜中；其輸送速度的選擇既能保證生產效率，又能保證后續的脫泡效果佳。