[發(fā)明專利]一種聚丙烯腈共聚物及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310698831.6
• 申請(qǐng)日: 2013-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103613703A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖茹;婁本林;曾照坡;呂永根
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F220/48
• 分類號(hào): C08F220/48;C08F220/58;C08F222/06;C08F4/30
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚丙烯腈共聚物及其制備方法。

背景技術(shù)

聚丙烯腈纖維由于其優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性等，在商業(yè)上具有廣泛的應(yīng)用，如服用、家用和產(chǎn)業(yè)用紡織品領(lǐng)域，也是制備碳纖維的重要前驅(qū)體。

為了得到性能優(yōu)異的聚丙烯腈纖維，在聚合時(shí)通常加入其他單體進(jìn)行改性。常用的共聚單體多為丙烯酸類或者丙烯類衍生物，如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸甲酯、衣康酸銨等。理論上加入酸性單體能提高聚丙烯腈纖維的親水性和預(yù)氧化環(huán)化性能；加入中性單體如丙烯酸甲酯和醋酸乙烯酯能改善可溶性、可紡性，提高可牽伸性，也可以在纖維原絲預(yù)氧化時(shí)提高氧擴(kuò)散力；加入堿性單體能改善可紡性。

本專利使用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和馬來(lái)酸酐(MAH)與丙烯腈(AN)進(jìn)行共聚制備聚丙烯腈共聚物，能夠顯著提高其熱性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有較高熱性能的聚丙烯腈共聚物及其制備方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種聚丙烯腈共聚物，其特征在于，其原料包含：丙烯腈(AN)97～98重量份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)1～2.2重量份以及馬來(lái)酸酐(MAH)0.2～1重量份。

本發(fā)明還提供了上述聚丙烯腈共聚物的制備方法，其特征在于，具體步驟為：將丙烯腈97～98重量份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1～2.2重量份、馬來(lái)酸酐0.2～1重量份、350重量份去離子水以及0.05重量份引發(fā)劑加入反應(yīng)裝置中，以轉(zhuǎn)速為100～400r/min攪拌，升溫至55℃～65℃，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行聚合反應(yīng)2～5小時(shí)，抽濾，依次用無(wú)水乙醇和去離子水洗滌所得沉淀，抽濾，在50～70℃下干燥，得到聚丙烯腈共聚物。

優(yōu)選地，所述的引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨，其用量為丙烯腈、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和馬來(lái)酸酐總質(zhì)量的0.05％～0.15％。

優(yōu)選地，所述的過(guò)硫酸銨，其用量為丙烯腈、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和馬來(lái)酸酐總質(zhì)量與去離子水質(zhì)量的比例為22：78。

優(yōu)選地，所述的聚合反應(yīng)時(shí)間為2～5小時(shí)。

優(yōu)選地，所述的干燥時(shí)間為15～24小時(shí)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明使用水相沉淀聚合方法進(jìn)行聚合，具有引發(fā)效率高，聚合時(shí)間短，分子量大，無(wú)需回收溶劑等特點(diǎn)。

2、本發(fā)明制備的聚丙烯腈聚合物能夠有效改善其熱性能，有一定的應(yīng)用前景。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

實(shí)施例1

將丙烯腈98重量份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1重量份、馬來(lái)酸酐1重量份、去離子水350重量份以及引發(fā)劑過(guò)硫酸銨0.05重量份加入聚合釜中，以轉(zhuǎn)速為400r/min攪拌，升溫至60℃，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行聚合反應(yīng)3h，抽濾，將所得沉淀先用無(wú)水乙醇洗滌三次，再用去離子水洗滌三次，抽濾，在60℃下烘干24h，得到聚丙烯腈共聚物，其粘均分子量為53萬(wàn)。經(jīng)氮?dú)鈿夥障翫SC測(cè)試(使用美國(guó)TA公司Q20差示掃描量熱儀，以10℃/min的速率由40℃升至310℃)可知，其環(huán)化起始溫度較均聚聚丙烯腈(相同聚合條件制備，粘均分子量48.5萬(wàn))降低20℃；環(huán)化放熱量為643.5J/g，均聚聚丙烯腈(相同聚合條件制備，粘均分子量48.5萬(wàn))環(huán)化放熱量為519.5J/g，環(huán)化放熱量的增加表明環(huán)化反應(yīng)程度提高。

實(shí)施例2

將丙烯腈97重量份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸0.8重量份、馬來(lái)酸酐2.2重量份、去離子水350重量份以及引發(fā)劑過(guò)硫酸銨0.05重量份加入聚合釜中，以轉(zhuǎn)速為300r/min攪拌，升溫至60℃，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行聚合反應(yīng)5h，抽濾，將所得沉淀先用無(wú)水乙醇洗滌三次，再用去離子水洗滌三次，抽濾，在60℃下烘干24h，得到聚丙烯腈共聚物，粘均分子量為66.2萬(wàn)。經(jīng)氮?dú)鈿夥障翫SC測(cè)試(使用美國(guó)TA公司Q20差示掃描量熱儀，以10℃/min的速率由40℃升至310℃)可知，其環(huán)化起始溫度較均聚聚丙烯腈(相同聚合條件制備，粘均分子量48.5萬(wàn))降低33℃，環(huán)化放熱量為675.3J/g，均聚聚丙烯腈(相同聚合條件制備，粘均分子量48.5萬(wàn))環(huán)化放熱量為519.5J/g，環(huán)化放熱量的增加表明環(huán)化反應(yīng)程度提高。

實(shí)施例3

將丙烯腈97.7重量份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸0.2重量份、馬來(lái)酸酐2.1重量份、去離子水350重量份以及引發(fā)劑過(guò)硫酸銨0.15重量份加入聚合釜中，以轉(zhuǎn)速為300r/min攪拌，升溫至60℃，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行聚合反應(yīng)5h，抽濾，將所得沉淀先用無(wú)水乙醇洗滌三次，再用去離子水洗滌三次，抽濾，在60℃下烘干24h，得到聚丙烯腈共聚物，粘均分子量為50.5萬(wàn)。經(jīng)氮?dú)鈿夥障翫SC測(cè)試(使用美國(guó)TA公司Q20差示掃描量熱儀，以i0℃/min的速率由40℃升至310℃)可知，其環(huán)化起始溫度較均聚聚丙烯腈(相同聚合條件制備，粘均分子量78.5萬(wàn))降低30℃左右，環(huán)化放熱量為650.0J/g，均聚聚丙烯腈(相同聚合條件制備，粘均分子量48.5萬(wàn))環(huán)化放熱量為519.5J/g，環(huán)化放熱量的增加表明環(huán)化反應(yīng)程度提高。