[發(fā)明專利]一種一步法制備高模量對位芳綸的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811318181.7
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109487354B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡祖明;王彥;于俊榮;張興柯;諸靜
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: D01F6/60
• 分類號: D01F6/60;C08G69/32;D01D5/06
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31233
• 代理人: 黃志達(dá);魏峯

本發(fā)明涉及一種一步法制備高模量對位芳綸的方法。該方法包括：PPTA?COCl預(yù)聚體體系制備，PPTA?NH₂預(yù)聚體體系制備，聚對苯二甲酰對苯二胺膠體纖維制備，對位芳綸制備。該方法整體制備過程，避免了現(xiàn)有工藝只能通過濃硫酸溶解高分子量PPTA、然后進行液晶紡絲制備對位芳綸的問題，對設(shè)備腐蝕性較小，能耗低，生產(chǎn)成本較原有工藝大幅降低，反應(yīng)過程穩(wěn)定，易于控制，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子化合物的制備領(lǐng)域，特別涉及一種一步法制備高模量對位芳綸的方法。

背景技術(shù)

聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)纖維具有優(yōu)異的熱性能、化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性、出色的耐磨性等特點，目前被廣泛應(yīng)用于航空航天、國防軍工、交通通訊、體育休閑、繩索光纜等領(lǐng)域。由于高分子量聚對苯二甲酰對苯二胺聚合物熔點高于其本身聚合物分解溫度，且不溶于一般有機溶劑，故只能溶于濃硫酸中進行液晶紡絲，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，對設(shè)備要求高，成本高昂，因此，如何優(yōu)化高模量聚對苯二甲酰對苯二胺纖維的紡絲工藝一直受到廣泛關(guān)注。

中國發(fā)明專利CN102560700A公開了一種對位芳綸細(xì)旦纖維及其制備方法。包括對位芳綸聚合體在強酸中的溶解、兩次過濾、脫泡、第三次過濾、噴絲、拉伸、冷卻凝固以及水洗、干燥和收卷，最后制得纖維成品。該方法采用高剪切雙螺桿擠出機和連續(xù)薄膜脫泡裝置，通過多道過濾工序，嚴(yán)格控制過濾精度、脫泡純凈度等，對紡絲工藝進行了整體優(yōu)化，可操作性強，能夠制得具有優(yōu)良物理性能的對位芳綸細(xì)旦纖維。但該方法中濃硫酸的使用提高了生產(chǎn)加工的難度，對生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕性大，生產(chǎn)成本較高。

中國發(fā)明專利CN104451935A公開了一種干噴-濕法紡絲對位芳綸的凝固成形方法。首先將PPTA-H₂SO₄紡絲原液從噴絲板擠出，然后將噴絲板擠出的紡絲細(xì)流豎直經(jīng)過空氣層，進入凝固浴中，經(jīng)洗滌、卷繞、干燥后得到對位芳綸原絲。該方法可以顯著降低纖維纖度，提高對位芳綸的強度，減少纖維的表觀缺陷，提高纖維品質(zhì)。但該方法中紡絲細(xì)流在空氣層中進行軸向拉伸的同時，空氣層中熱空氣對PPTA-H₂SO₄紡絲細(xì)流表面凝固緩慢，易發(fā)生并絲現(xiàn)象，不利于對位芳綸的實際生產(chǎn)加工過程。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種一步法制備高模量對位芳綸的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中對位芳綸制備依賴濃硫酸、易發(fā)生并絲的缺陷。

本發(fā)明的一種一步法制備高模量對位芳綸的方法，以對苯二甲酰氯、對苯二胺作為反應(yīng)單體，摩爾比為1:1.05～1.20(或1.05～1.20:1)，制得兩種不同端基的聚對苯二甲酰對苯二胺預(yù)聚物體系，進一步加工制備得到聚對苯二甲酰對苯二胺纖維，主要包括以下步驟：

(1)在氮氣氣氛的干燥體系中，將對苯二胺與對苯二甲酰氯以摩爾比為1:1.05～1.20加入含有助溶劑的極性溶劑體系中，聚合反應(yīng)，得到以酰氯基團為端基的低分子量聚對苯二甲酰對苯二胺PPTA-COCl預(yù)聚體體系，其中PPTA-COCl預(yù)聚體體系的結(jié)構(gòu)式為：

式中m不大于45；

(2)在氮氣氣氛的干燥體系中，將對苯二胺與對苯二甲酰氯以摩爾比為1.05～1.20:1加入含有助溶劑的極性溶劑體系中，聚合反應(yīng)，得到以氨基為端基的低分子量聚對苯二甲酰對苯二胺PPTA-NH₂預(yù)聚體體系，其中PPTA-NH₂預(yù)聚體體系的結(jié)構(gòu)式為：

式中n不大于45；

(3)將步驟(1)中PPTA-COCl預(yù)聚體體系與步驟(2)中PPTA-NH₂預(yù)聚體體系以質(zhì)量比為1:0.95-0.95:1分別通過不同計量泵泵入同一紡絲組件中，這兩種預(yù)聚體體系在紡絲組件中攪拌共混的同時進行二次共聚，在噴絲孔甬道中縮聚反應(yīng)完成，經(jīng)噴絲孔擠出，得到聚對苯二甲酰對苯二胺膠體纖維；