[發明專利]一種基于高溫后擴鏈反應制備雜環芳綸纖維的方法

有效

• 申請號: 201710256235.0
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN106929938B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 劉向陽;戴宇;羅龍波;侯慶華;程政;王旭;劉昌莉
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: D01F6/60
• 分類號: D01F6/60;C08G69/32
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

本發明提供了一種基于高溫后擴鏈反應制備雜環芳綸纖維的方法，主要是基于氨基和羧基在低溫下不發生化學反應的特點，使較低動力粘度的氨基封端齊聚物和羧基封端齊聚物在共混和紡絲階段不發生縮合反應，從而可在較高固含量下保持較低的動力粘度；同時，基于氨基和羧基在高溫下(≥200℃)可發生縮合反應的特點，使其在雜環芳綸本身就需要的高溫后處理工藝階段發生縮合反應，從而實現大分子擴鏈，得到分子量更高的雜環芳綸成品絲。較傳統方法制備的雜環芳綸，特性粘數高，可以高達12～14dL/g；拉伸強度高，可以達到26?31cN/dt；初始模量大，可以達到880～1100cN/dt。分子量也更高。

技術領域

本發明涉及雜環芳綸制備技術領域，具體而言，涉及一種基于高溫后擴鏈反應制備雜環芳綸纖維的方法。

背景技術

雜環芳綸纖維屬于高強度、高模量有機纖維，其力學性能及其與樹脂的復合性能都高于傳統的芳綸II纖維(杜邦的Kevlar纖維)。現已被廣泛應用于防彈制品、特種防護服裝和電子設備等領域，其與樹脂制成的復合材料也已應用航空航天、國防軍工等領域。傳統的雜環芳綸是由對苯二甲酰氯、對苯二胺及其第三單體(2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑)采用溶液縮聚而得到雜環芳綸溶液，然后可直接通過濕法紡絲后熱處理/熱拉伸得到高強度高模量的雜環芳綸成品絲；或者將雜環芳綸溶液在水中沉析出來形成樹脂，然后在濃硫酸中配制成溶液，采用與Kevlar纖維相同的干-濕法工藝進行紡絲并熱處理得到雜環芳綸成品絲。

專利CN 104357939A公開了采用雜環芳綸原液直接進行濕法紡絲的方法。該方法工藝簡單，但濕法紡絲工藝對雜環芳綸原液的動力粘度有一定限制，原液動力粘度太高會導致芳綸原液的流動性變差，可紡性降低，甚至無法紡絲，堵塞設備。因此為了保證雜環芳綸原液的可紡性，防止動力粘度過高，雜環芳綸溶液的固含量普遍在3％～5％，其紡絲生產效率較低，同時溶劑回收量大，生產成本高。

為了提高聚合物固含量，專利US2011046340A1中聚合得到了固含量5-12％的雜環芳綸，但是該雜環芳綸會從溶液中凝膠或析出；凝膠或析出物需要進一步沉析、洗滌和烘干，得到聚合物固體粉末；然后根據CN201280005316.9中報告的紡絲方法，采用濃硫酸對該聚合物粉末進行溶解，得到紡絲溶液，再采用Kevlar的干-濕法紡絲工藝制備雜環芳綸原絲，原絲高溫熱處理后即可得到雜環芳綸成品絲。該雜環芳綸制備工藝雖然可以提高紡絲溶液的固含量，但會明顯增加制備工序，最后同樣會增加雜環芳綸的生產成本。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種基于高溫后擴鏈反應制備雜環芳綸纖維的方法，以解決上述問題，所述的基于高溫后擴鏈反應制備雜環芳綸纖維的方法，在雜環芳綸原液直接紡絲工藝過程中提高溶液的固含量，且由于該方法是利用后期雜環芳綸本身就需要的熱處理工藝實現大分子反應擴鏈，有效降低雜環芳綸生產成本，具有生產效率高、生產成本低等優點，具有明顯的經濟應用價值。

本發明的第二目的在于提供一種所述的制備方法所制備的雜環芳綸纖維，具有分子量高、伸強度高、模量高等優點。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

一種基于高溫后擴鏈反應制備雜環芳綸纖維的方法，包括以下步驟：

在惰性氛圍下，將二胺單體加入DMAC/LiCl溶劑中，攪拌至二胺完全溶解，將溫度降低至-10～10℃，然后一次性加入與二胺等當量95～99％的酰氯，反應后升溫至20～50℃，繼續反應即可得到均勻粘稠的雜環芳綸溶液，即氨基封端的齊聚物；優選的，在-10～10℃下反應10～30min，在20～50℃下繼續反應0.5～1h；