[發(fā)明專利]雜環(huán)間位芳綸及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310382349.1
• 申請(qǐng)日: 2013-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN103435797A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾智;唐毅平;毛從揚(yáng);劉含茂;宋歡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C08G69/32
• 分類號(hào): C08G69/32;C08G69/28;D01F6/60
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種芳香族聚酰胺及其合成方法，尤其涉及一種雜環(huán)間位芳綸及其制備方法。

背景技術(shù)

間位芳綸，即聚間苯二甲酰間苯二胺（poly-m-phenyleneisophthalamide，簡(jiǎn)稱PMIA），在我國又稱為芳綸1313。采用間位芳綸制得的芳綸層壓板具有較好的絕緣性能及耐溫性能，可用于180℃（H）級(jí)的電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)，能耐18～40KV的短時(shí)電壓場(chǎng)強(qiáng)。但是，隨著更高功率電機(jī)的出現(xiàn)，例如1600KW牽引電機(jī)等，對(duì)芳綸層壓板的絕緣耐溫等級(jí)提出了更高的要求，雜環(huán)間位芳綸具有更高的絕緣耐溫性能，其制備的芳綸層壓板能用于200℃（C）級(jí)的電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)，能耐20～45KV的短時(shí)電壓場(chǎng)強(qiáng)，滿足更高要求的需要，使其在航空航天、軍工、鐵路等對(duì)材料性能要求高的領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

間位芳綸具有優(yōu)異的耐高溫性能和絕緣性能，目前，間位芳綸的制備方法主要有三種：（1）低溫溶液聚合；（2）界面聚合；（3）乳液聚合。目前主要使用的方法是低溫溶液聚合法，相比于另外兩種方法，該法耗用溶劑較少，生產(chǎn)效率高，在直接使用樹脂溶液進(jìn)行紡絲、打漿和制膜時(shí)可以省去樹脂的析出、水洗和再溶解等操作，生產(chǎn)更加經(jīng)濟(jì)，所以低溫溶液聚合法被廣泛采用。

公開號(hào)為CN102731778A的中國專利文獻(xiàn)公布了一種自流動(dòng)間位芳綸及其制備方法，該方法采用帶有磺酸基的間苯二胺來代替間苯二胺，改善了間位芳綸的溶解加工性能，但并未改善間位芳綸的耐溫性能。公開號(hào)為US5235029A的美國專利文獻(xiàn)公布了一種芳綸共聚物，該專利文獻(xiàn)將間位芳綸與對(duì)位芳綸共聚得到了一種新型的芳綸材料，這種材料的強(qiáng)度和阻燃性優(yōu)于間位芳綸，并且能改善間位芳綸的加工性能，但對(duì)改善間位芳綸耐溫性能沒有幫助。公開號(hào)為US3287324的美國專利文獻(xiàn)公布了間位芳綸的制備方法和所保護(hù)的單體，其中并無三嗪類雜環(huán)，該制備方法采用傳統(tǒng)低溫溶液縮聚法，耗時(shí)耗能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種耐溫性能高和絕緣性能好的雜環(huán)間位芳綸，還提供一種反應(yīng)速度快且效率高的雜環(huán)間位芳綸的制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種雜環(huán)間位芳綸，所述雜環(huán)間位芳綸的分子結(jié)構(gòu)通式為下式（Ⅰ）：

其中，m為整數(shù)，n為正整數(shù)，且m與n的比值≤1，R為甲基（Me）、乙基（Et）、丙基（Pr）、苯基（Ph）、氫基（H）、氟基（F）、氯基（Cl）、溴基（Br）、碘基（I）中的一種。

上述的雜環(huán)間位芳綸中，所述雜環(huán)間位芳綸的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為300℃～350℃，5%熱質(zhì)量損失溫度在350℃～450℃。

作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種雜環(huán)間位芳綸的制備方法，包括以下步驟：

（1）將間苯二胺和2,4-二氨基-6-R-1,3,5-三嗪加入由助溶劑和極性有機(jī)溶劑組成的復(fù)合溶劑中，設(shè)間苯二胺與2,4-二氨基-6-R-1,3,5-三嗪的摩爾比為a，則0≤a≤1，間苯二胺和2,4-二氨基-6-R-1,3,5-三嗪的總質(zhì)量與復(fù)合溶劑的質(zhì)量之比為1～3∶10；然后向所得溶液中加入4-二甲氨基吡啶作為催化劑，4-二甲氨基吡啶的摩爾量為間苯二胺和2,4-二氨基-6-R-1,3,5-三嗪總摩爾量的0.01%～0.1%，將得到的混合液在惰性氣體保護(hù)下室溫?cái)嚢瑁缓罄鋮s至-10℃～10℃；

（2）將間苯二甲酰氯加入到上述冷卻后的混合液中，間苯二甲酰氯的加入量為步驟（1）中間苯二胺和2,4-二氨基-6-R-1,3,5-三嗪總摩爾量的0.9～1.1倍，然后升溫至40℃～80℃進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完成后，調(diào)節(jié)反應(yīng)產(chǎn)物的pH值至6～8，得到含雜環(huán)間位芳綸的中性溶液，經(jīng)透析和干燥后，得到雜環(huán)間位芳綸；

所述2,4-二氨基-6-R-1,3,5-三嗪中R為甲基、乙基、丙基、苯基、氫基、氟基、氯基、溴基、碘基中的一種。

上述的制備方法中，所述復(fù)合溶劑中助溶劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選2%～7%。

上述的制備方法中，所述助溶劑優(yōu)選氯化鋰或氯化鈣，或氯化鋰和氯化鈣的任意比組合；所述極性有機(jī)溶劑優(yōu)選二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。

上述的制備方法中，優(yōu)選的，步驟（2）中所述間苯二甲酰氯分2～4次加入步驟（1）冷卻后的混合液中，每次間隔5min～20min。

上述的制備方法中，步驟（2）中所述反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選10min～30min。

上述的制備方法中，步驟（2）中所述pH值優(yōu)選由氫氧化鈣進(jìn)行調(diào)節(jié)。