使用金属粉末制备高特性粘度聚芳烃唑的方法技术

公开了制备聚芳烃唑聚合物的方法，包括在多磷酸酸中使形成唑的单体与金属粉末接触，该金属粉末以形成唑的单体总重量的大约０．０５至大约０．９重量％的量添加，并使形成唑的单体反应形成聚芳烃唑聚合物。还公开了聚芳烃唑、长丝和纱线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 相关申请的交叉引用本专利申请要求2005年3月28日提交的美国临时申请No. 60/665,887的权益，其全文经此引用并入本文。专利
本专利技术大体上涉及刚性棒形聚合物和制备这类聚合物的方法。特别 地，本专利技术涉及适合纺成长丝和纱线的高粘刚性棒形聚合组合物的制备方法。专利技术背景聚合物化学和技术在过去数十年来的进步已经能够开发出高性能 聚合纤维。例如，杂环刚性棒形聚合物的液晶聚合物溶液可以通过将液 晶溶液纺成湿纤维，去除溶剂以使纤维干燥并热处理干燥的纤维来形成 高强度纤维。高性能聚合纤维的例子包括聚(对亚苯基苯并双噻唑) ("PBZT，，)和聚(对亚苯基-2,6-苯并双梦恶唑)("PBO")。纤维强度通常与一个或多个聚合物参数相关，包括组成、分子量、 分子间相互作用、骨架、残留溶剂或水、大分子取向和加工历程。例如， 纤维强度通常随聚合物长度(即分子量)、聚合物取向和强吸引的分子 间相互作用的存在而提高。由于高分子量刚性棒形聚合物可用于形成可 纺成纤维的聚合物溶液("纺丝原液(dope)"),提高分子量通常产 生提高的纤维强度。刚性棒形聚合物的分子量通常通过一次或多次稀溶液粘度测量来 监测并与其相关连。相应地，稀溶液的相对粘度("Vrd"或"Tirel"或 "nrel")和特性粘度("Vinh"或"rimh"或"nmh")的测量通常用于 监测聚合物分子量。稀聚合物溶液的相对和特性粘度的关系符合下列公 式Vinh = ln (Vrel) /C, 其中ln是自然对数函数，C是聚合物溶液的浓度。Vrei是无单位比率， 因此Vmh表示为浓度单位的倒数，通常是分升/克("dl/g")。已经在授予Sikkema等人的美国专利No. 5,674,969中描述了在聚合 物链，例如聚吡啶并双咪唑之间具有强氢键的刚性棒形聚合物纤维。聚 吡啶并双咪唑的例子包括聚(1,4-(2,5-二羟基)亚苯基-2,6-吡咬并双咪唑)，其可以通过四氨基吡。定与2,5-二羟基对苯二曱酸在多 磷酸中的缩聚制备。Sikkema描述了，在制造一维或二维物体，例如纤 维、薄膜、带材和类似物时，聚吡啶并双咪唑需要具有与至少大约3.5， 优选至少大约5，更特别等于或大于大约10的相对粘度("Vrel"或 ""rirer，)相对应的高分子量，该粘度是以0.25g/dl的聚合物浓度在曱 烷磧酸中在25匸下测得的。Sikkema还公开了，使用相对粘度大于大约 12的聚获得非常好的纤 维纺丝效果，并可以实现超过50的相对粘度(相当于大于大约15.6 dl/g 的特性粘度)。因此，需要进一步的技术进步以提供更高分子量的刚性 棒形聚合物，例如聚吡啶并双咪唑，其以提供具有更高粘度的聚合物溶 液为特征。如本文中进一步描述，聚吡啶并双咪唑类刚性棒形聚合物是聚吡啶 并唑(polypyndazole )类刚性棒形聚合物的亚属，后者又是聚芳烃唑 (polyareneazole)类刚性棒形聚合物的亚属。相应地，需要进一步的技 术进步以提供更高分子量的聚芳烃唑刚性棒形聚合物。专利技术概述本专利技术提供了制备聚芳烃唑聚合物的方法，包括使形成唑的单体与 占形成唑的单体总重量的大约0.05至大约0.9重量％的铁金属粉末在多 磷酸中接触，并使形成唑的单体反应形成聚芳烃唑聚合物。在另外方面，本专利技术提供了制备聚芳烃唑聚合物的方法，包括使形 成唑的单体与占形成唑的单体总重量的大约0力5至大约0.9重量％的包 括钒金属、铬金属或其任意组合在内的金属粉末在多磷酸中接触，并使 形成唑的单体反应形成聚芳烃唑聚合物。在某些方面，本专利技术还提供了制备聚芳烃唑聚合物的方法，包括使 形成唑的单体络合物与锡金属粉末在多磷酸中接触，该形成唑的单体络 合物使用摩尔过量的第一形成唑的单体和第二形成唑的单体合成，该锡 金属粉末以形成唑的单体络合物总量的大约0.05至大约0.9重量％的量 添加，并使该单体络合物反应形成聚芳烃唑聚合物。在另外方面，本专利技术提供了制造包含2,3,5，6-四氨基吡啶和2,5-二羟 基对苯二甲酸单体的单体络合物的方法，包括下列步骤使2,3,5,6-四氨 基吡咬游离碱在水中与2,5-二羟基对苯二甲酸二钾盐接触以形成含水混 合物，并将该含水混合物的pH值调节至在大约3至大约5的范围内以 沉淀单体络合物。在某些方面，本专利技术提供了制造由2,3,5,6-四氨基吡啶和2,5-二羟基 对苯二曱酸单体构成的单体络合物的方法，包括下列步骤使摩尔过量 的2,3,5,6-四氨基吡咬游离碱在水中与2,5-二羟基对苯二曱酸二钾盐接 触以形成含水混合物，并将该含水混合物的pH值调节至在大约3至大 约5的范围内以沉淀单体络合物。在另外方面，本专利技术提供了聚芳烃唑聚合物，其特征在于以0.05 g/dl 的聚合物浓度在曱烷磺酸中形成在3(TC下的特性粘度为至少大约22 dl/g的聚合物溶液。在某些方面，本专利技术提供了由聚(l,4-(2,5-二羟基)亚苯基-2,6-吡啶并 双咪唑)聚合物制成的长丝和复丝纱线，该聚合物的特征在 于以0.05 g/dl的聚合物浓度在甲烷磺酸中提供在30。C下的特性粘度为 至少大约22 dl/g的聚合物溶液。在另外方面，本专利技术进一步提供了制备聚(1，4-(2,5-二羟基)亚苯基-2,6-吡啶并双咪唑)聚合物的方法，包括下列步骤使摩尔过 量的2,3,5,6-四氨基吡咬游离碱在水中与2,5-二羟基对苯二甲酸盐接触 以形成含水混合物，将该含水混合物的pH值调节至在大约3至大约5 的范围内以沉淀由2,3,5,6-四氨基吡啶和2,5-二羟基对苯二甲酸单体构 成的单体络合物，使该单体络合物在多磷酸中与金属粉末接触，该金属 粉末以单体络合物总重量的大约0.05至大约0.9重量％的量添加，并使 单体络合物在多磷酸中聚合以形成聚合物溶液。在某些方面，本专利技术提供了制备聚(l,4-(2,5-二羟基)亚苯基-2,6-吡啶 并双咪唑)聚合物的方法，包括下列步骤使2,3,5,6-四氨基 吡啶游离碱在水中与2,5-二羟基对苯二曱酸二钾盐接触以形成含水混合 物，将该含水混合物的pH值调节至在大约3至大约5的范围内以沉淀 由2，3,5,6-四氨基吡啶和2,5-二羟基对苯二甲酸单体构成的单体络合 物，使该单体络合物在多磷酸中与金属粉末接触，该金属粉末以单体络 合物总重量的大约0.05至大约0.9重量％的量添加，并使单体络合物在 多磷酸中聚合以形成聚合物溶液。根据本文提供的本专利技术的详述和附图，本领域技术人员容易看出本 专利技术的其它方面。附图简述在联系附图阅读时，进一步理解上迷相无述以及下列详述。为了例证本专利技术，在附图中显示了本专利技术的示例性实施方案；但是，本专利技术不限 于所公开的具体方法、组成和设备。在附图中 附图说明图1是聚芳烃唑纤维制造法的示意图。图2是根据表4中所列的本专利技术的某些实施方案，聚芳烃唑聚合物 溶液的特性粘度vs.锡含量的图示。示例性实施方案详述参照联系附图和实施例作出的下列详述，更容易理解本专利技术，它们 构成本公开的一部分。要理解的是，本专利技术不限于本文所述和/或显示的 具体设备、方法、条件或参数，且本文所用的术语仅作为例子描述特定 实施方案而非限制所要求的专利技术。此外，包括所附权利要求在内的说明 书中所用的单数形式"一个，，、"一种"和"本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备聚芳烃唑聚合物的方法，包括：　　　　使形成唑的单体与占形成唑的单体总重量的大约０．０５至大约０．９重量％的铁金属粉末在多磷酸中接触，并　　　　使形成唑的单体反应以形成聚芳烃唑聚合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DJ西克马，DJ罗迪尼，QF阿金斯，SR艾伦，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，马杰兰系统国际有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]