[發明專利]一種三元共縮聚制備高分子量對位芳綸聚合物的方法

有效

• 申請號: 201810259215.3
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108359091B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 張華東;吳曉妮;張瑋;張曉利;張力;趙楊鋒;陳黎;辛昭;馬少波;王罡
• 申請（專利權）人: 西北化工研究院有限公司
• 主分類號: C08G69/32
• 分類號: C08G69/32;D01F6/80
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發明公開了一種三元共縮聚制備高分子量對位芳綸聚合物的方法，該方法包括：一、配制NMP?CaCl₂溶劑體系；二、將NMP?CaCl₂溶劑體系冷卻后在氮氣保護下加入3,4’‐二氨基二苯醚和對苯二胺，得到對苯二胺?NMP?CaCl₂溶液體系；三、向對苯二胺?NMP?CaCl₂溶液體系中加入對苯二甲酰氯得到原料溶液體系并進行第一步共縮聚反應；四、待第一步共縮聚反應的溶液中出現膠體時，升高反應溫度進行第二步共縮聚反應，得到對位芳綸聚合物。本發明采用先低溫后高溫的兩步共縮聚反應法，保證了反應的有序進行，避免了副反應的增多，得到溶解狀態的對位芳綸聚合物，其特性粘度為1.95dL/g～2.13dL/g。

技術領域

本發明屬于芳綸纖維制備技術領域，具體涉及一種三元共縮聚制備高分子量對位芳綸聚合物的方法。

背景技術

聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)纖維，又稱對位芳綸，是以芳香族化合物為原料經縮聚紡絲制得的芳香族聚酰胺纖維，具有優異的力學性能、穩定的化學性能和理想的機械性能，廣泛應用于紡織、航空航天及國防軍工等領域。

PPTA分子鏈由苯環和強極性酰胺鍵組成，剛性較大，分子鏈間具有較強的氫鍵作用，分子鏈緊密堆砌且高度結晶，導致PPTA的熔點很高，并在一般有機溶劑中不溶解。目前，對位芳綸的制備過程為：先制備PPTA聚合物，然后將PPTA聚合物溶解在濃硫酸中進行紡絲成纖，再除去剩余溶劑，經干燥和熱拉伸處理得到纖維。該工藝過程復雜，要求設備可耐強酸腐蝕，操作難度較大，且殘存的濃硫酸會使纖維在紡絲過程中降解，削弱了纖維的強度和模量，得到的對位芳綸纖維的耐沖擊性和耐疲勞性較差，與其它纖維的結合力較弱。

為此，科研工作者通過加入第三單體進行共聚改性的方法解決上述問題，通常在PPTA聚合物主鏈上引入柔性結構單元、剛性結構單元，取代對苯、間苯結構、二炔類結構、N取代結構等方法改善聚合物的溶解性。第三單體的引入使分子鏈結構發生改變，最終在保證其高分子量的前提下，使對位芳綸聚合物的結晶性下降，溶解性得到提高，特性粘度可達1.65dL/g～1.81dL/g。但該方法生產的PPTA聚合物仍為固態沉淀，需要溶解后才能進行紡絲成纖。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供了一種三元共縮聚制備高分子量對位芳綸聚合物的方法。該方法以3,4’‐二氨基二苯醚、對苯二胺和對苯二甲酰氯為原料，采用先低溫后高溫的兩步共縮聚反應法，保證了反應的有序進行，避免了副反應的增多，最終得到溶解狀態的對位芳綸聚合物，其特性粘度為1.95dL/g～2.13dL/g。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種三元共縮聚制備高分子量對位芳綸聚合物的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將NMP加熱至60℃，然后加入CaCl₂配制成NMP-CaCl₂溶劑體系；

步驟二、將步驟一中配制的NMP-CaCl₂溶劑體系冷卻至-5℃～-10℃，然后通入氮氣，再在氮氣保護下加入3,4’‐二氨基二苯醚和對苯二胺，得到對苯二胺-NMP-CaCl₂溶液體系；所述3,4’‐二氨基二苯醚和對苯二胺的摩爾比為1:1；

步驟三、向步驟二中得到的對苯二胺-NMP-CaCl₂溶液體系中加入對苯二甲酰氯，得到原料溶液體系，并進行第一步共縮聚反應；所述對苯二甲酰氯和步驟二中對苯二胺的摩爾比為2:1；

步驟四、待步驟三中第一步共縮聚反應的溶液中出現膠體時，將反應溫度升高至70℃～75℃進行第二步共縮聚反應，得到高分子量對位芳綸聚合物；所述對位芳綸聚合物的黏度為1.95dL/g～2.13dL/g。