[發明專利]一種聚對苯撐苯并二惡唑纖維連續聚合紡絲的生產工藝

有效

• 申請號: 201711121421.X
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN109778338B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 范新年;許偉;黃治川;趙亮;付興偉;冉茂強;楊文良
• 申請（專利權）人: 中藍晨光化工有限公司
• 主分類號: D01F6/74
• 分類號: D01F6/74;C08G73/22
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 何濤

本發明涉及一種聚對苯撐苯并二惡唑纖維連續聚合紡絲的生產工藝，屬于高性能纖維生產技術領域。本發明通過脫氣預聚、TPA配漿、后聚合以及紡絲等步驟，在保證成本、質量以及整個過程順暢的前提下，能夠真正實現連續化聚合和紡絲的不間斷，實現PBO纖維的規模化連續生產。

技術領域

本發明涉及一種纖維紡絲的生產工藝，更具體地說，本發明涉及一種聚對苯撐苯并二惡唑纖維連續聚合紡絲的生產工藝，屬于高性能纖維生產技術領域。

背景技術

聚對苯撐苯并二惡唑（PBO）纖維被譽為21世紀超級纖維，具有高強度、高模量、阻燃性、耐熱性等一系列優異的性質。PBO纖維憑借其優異的性能在航天航空、國防軍工、高溫防護等領域有重要的應用價值。由美國陶氏公司研制，日本東洋紡公司于上世紀90年代實現工業化，國內仍處于小試或中試階段，并未實現真正的工業化連續生產。

制備高性能PBO纖維前提條件是制備高分子量PBO聚合物，由于聚合體系粘度高，采用一步法在釜內聚合，聚合后期爬桿現象嚴重，影響聚合單體在體系中的擴散，不能獲得高分子量聚合物，高粘度體系也給工業放大中物料轉移增加了難度。

國家知識產權局于2005.07.27公開了一件公開號為CN1644772A，名稱為“聚對苯撐苯并二惡唑纖維的制備方法”的發明。該方法包括如下步驟：一、將全部的4，6-二氨基間苯二酚鹽酸鹽（DAR）、90%~99%的對苯二甲酸（TPA）、部分多聚磷酸（PPA）和部分五氧化二磷（P2O5）在聚合釜中獲得特性粘度2~15dL/g的預聚物；二、將余下1%~9%的TPA與多聚磷酸和五氧化二磷形成淤漿，淤漿與第一步預聚物在雙螺桿中后聚合獲得特性粘度為10~30dL/g的PBO聚合物。該方法解決了PBO聚合液輸送困難的問題。但該方法存在如下問題：

1、五氧化二磷對PBO聚合過程中脫水成環有至關重要的作用，由于部分五氧化二磷用于步驟二中配制淤漿，導致預聚物體系中五氧化二磷含量偏低，PBO預聚物中存在較多未形成閉環的氨基，在儲存、輸送和轉移的過程中容易氧化，對設備的氣密性要求極高。

2、該方法中預聚物與淤漿在雙螺桿中停留時間為10-20min，預聚物與淤漿并未充分混勻。TPA在PPA中溶解極其緩慢，所以兩組分在雙螺桿中的停留時間應該更長。

3、該方法并不是一種PBO纖維的連續化生產工藝。PBO的預聚過程需要較長時間，通過輸送泵將釜內物料送入雙螺桿，紡絲；紡絲完成后，需要再投料進行聚合，并未實現正真的聚合紡絲連續化。

國家知識產權局于2013.02.27日公開了一件公開號為CN102943316A，名稱為“一種生產聚對苯撐苯并二惡唑PBO纖維的工藝”的發明。該方法為：在脫氣釜中按比例加入原料進行脫氣，然后轉移至混合釜中進行預聚脫泡，再轉移至儲料罐，通過液壓系統控制將儲料罐中預聚物壓入雙螺桿中進行后聚合，然后過濾紡絲。該技術加料操作簡便，對設備精度要求不高，且能獲得高分子量聚合物和高性能的PBO纖維。

但是上述方法也是一種間歇式的聚合紡絲工藝，不能實現工業化連續生產。

發明內容

本發明旨在解決上述現有技術中存在的問題，提供了一種聚對苯撐苯并二惡唑纖維連續聚合紡絲的生產工藝。該工藝在保證成本、質量以及整個過程順暢的前提下，能夠真正實現連續化聚合和紡絲的不間斷，實現PBO纖維的規模化連續生產。

為了實現上述發明目的，其具體的技術方案如下：

一種聚對苯撐苯并二惡唑纖維連續聚合紡絲的生產工藝，其特征在于：包括以下工藝步驟：

A、脫氣預聚