具有改进的水解稳定的聚亚芳基化合物纤维制造技术

包含基于纤维重量计0.1‑15％的芳族化合物或芳族化合物组合的聚亚芳基化合物纤维，其中各芳族化合物包含芳香核和取代基A或B的至少一种，其中A由式1表示，且B由式2表示。本发明专利技术还涉及用于制造聚亚芳基化合物纤维的纺丝液和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的水解稳定的聚亚芳基化合物纤维高强度合成聚合物材料广泛用于需要持久高强度的用途。在使用过程中，包含此类合成聚合物的制品可能暴露在升高的温度、高湿和/或水下。这些条件来自环境，例如在热带气候条件中、与水、机械、人体直接接触或在动态荷载(滞后、内/外摩擦)过程中生成的热。这样的高性能合成材料包括例如芳族聚酰胺(aramide)和刚性棒状芳族杂环聚合物(rigidrodaromaticheterocyclicpolymer)，如聚苯唑(polybenzazole)等。环境和使用条件会危害合成纤维的强度。当纤维暴露在促进水解的条件，例如极端pH、水分存在和升高的温度下时情况尤其如此。例如在海底油气操作中使用的增强软质流动管线、立管和脐带管(umbilicalpipe)中可能出现这样的条件。相信具有羧酸端基的合成聚合物对暴露在升高的温度和高相对湿度下时的劣化特别敏感。例如，芳香聚酰胺纱在70℃和50％相对湿度下的剩余强度在3年后可能降至原始值的70％。对于必须使用数年的合成材料，改进耐久性因此是重要的。已经描述了合成纤维的水解稳定性的改进。US5,003,036涉及其中至少10％的对苯二甲酰单体被单-和/或二-氯对苯二甲酰基团替代的聚芳酰胺共聚物。在US5,091,456中描述了包含0.5至3％的特定氟代醇添加剂的芳族聚酰胺纤维。对此类聚合物报道了改进的强度保留率。US5,543,492涉及包含2至8摩尔％烷基-和/或烷氧基取代的二胺或二酸单体单元的聚芳酰胺。US4,011,203也描述了包含苯二胺、对苯二甲酰和哌嗪的聚芳酰胺共聚物，其具有改进的耐热性、韧性和耐化学性。在许多这些参考文献中，通过使对苯二胺、对苯二甲酰二氯和第三单体聚合获得共聚物。引入共聚单体的缺点与它们对材料性质的直接影响相关联，这通常相对于均聚物而言影响共聚物的拉伸性质。此外，该共聚物的合成需要获得或制备有时具有复杂分子结构的高纯共聚单体。用户在选择最佳聚合物方面受到限制。本专利技术的目的是获得具有改进的水解稳定性并克服现有技术的限制的聚亚芳基化合物纤维。本专利技术的目的还在于提供兼具高拉伸强度和高模量及良好的水解稳定性的纤维。此外，本专利技术提供用于获得具有改进的水解稳定性的聚亚芳基化合物纤维的纺丝液和方法。令人惊讶地，现在已经发现，可以极大改进聚亚芳基化合物(polyarylene)纤维的水解稳定性。这通过包含基于纤维重量计0.1-15％的芳族化合物或芳族化合物组合的聚亚芳基化合物纤维实现，其特征在于各芳族化合物包含芳香核和取代基A或B的至少一种，其中A由式1表示：且B由式2表示：其中R1和R2互相独立地选自包含2至10个碳原子的烷二基；其中R3和R4互相独立地选自-H、包含1至10个碳原子的烷基、包含3至10个碳原子的均环烷基(homocycloalkyl)或包含1至10个碳原子的杂环烷基；其中R5选自：-H、包含1至10个碳原子的烷基、包含3至10个碳原子的均环烷基、包含1至10个碳原子的杂环烷基和形成稠合到所述芳香核上的苯二甲酰亚氨基环结构的羰基(-C(＝O)-)。基本上，该芳族化合物的取代基A和B是羧酰胺。本专利技术涉及合成聚亚芳基化合物聚合物材料，更尤其是溶致液晶聚合物(lyotropicliquidcrystalpolymer)，优选包含亚苯基的聚合物，更优选选自芳族聚酰胺(芳香聚酰胺、聚芳酰胺)和刚性棒状芳族聚合物的聚合物，更优选刚性棒状芳族杂环聚合物。刚性棒状芳族聚合物具有本领域中所谓的刚性间隔基链段。刚性间隔基通常含有另一环状单元或官能端基，如-NH-、-CO-、-O-、-COO-、-N＝N-和/或-CH＝CH-。通常，刚性棒状聚合物具有高度对位取向的芳基且由这些聚合物制成的纤维具有高拉伸模量。这些聚合物的许多使用酸性溶剂加工并因此倾向于水解不稳定。用于可实现更高水解稳定性的本专利技术的聚亚芳基化合物成型纤维的聚亚芳基化合物包括芳族聚酰胺(芳香聚酰胺、聚芳酰胺)和刚性棒状芳族杂环聚合物，如聚苯唑、聚氢醌-二咪唑并吡啶和这些聚合物的共聚物。在本说明书中，芳香聚酰胺是指由经酰胺片段直接互相连接的芳族片段构成的聚芳酰胺。合成芳族聚酰胺的方法是本领域技术人员已知的并通常涉及芳族二胺与芳族二酰基卤的缩聚。芳族聚酰胺可以间位和对位形式存在，两者都可用于本专利技术。其中芳族部分之间的键的至少85％是对位芳族聚酰胺键的芳族聚酰胺的使用被认为优选。作为这一类的典型成员，提到聚(对苯二甲酰对苯二胺)、聚(4,4’-N-苯甲酰苯胺对苯二甲酰胺)、聚(对苯二甲酰胺-4,4’-联苯二甲酰胺)(poly(para-phenylene-4,4'-biphenylenedicarboxamide))和聚(对苯二甲酰胺-2,6-萘二甲酰胺)(poly(para-phenylene-2,6-naphthalenedicarboxamide))、5,4’-二氨基-2-苯基苯并咪唑或聚(对-亚苯基-共聚-3,4’-氧二亚苯基对苯二甲酰胺)(poly(para-phenylene-co-3,4’-oxydiphenyleneterephthalamide))或其共聚物。其中芳族部分之间的键的至少90％，更特别至少95％是对位芳族聚酰胺键的芳族聚酰胺的使用被认为优选。聚(对苯二甲酰对苯二胺)(也被标作PPTA)的使用特别优选。刚性棒状芳族杂环聚合物包括聚唑(polyazole)，如聚苯唑和聚吡啶并唑(polypyridazole)等，它们可以是均聚物或共聚物。合适的聚唑是聚苯唑，如聚苯并噁唑(PBO)、聚苯并噻唑(PBT)、聚苯并咪唑(PBI)和PBO类聚合物，例如聚(对苯撑-2,6-苯并双噁唑)和聚氢醌-二咪唑并吡啶。聚苯并噁唑是含有键合到芳基(其不一定是苯环)上的噁唑环的聚合物。PBO类聚合物包括各自包含键合到聚(苯撑苯并双噁唑)和芳基上的多个噁唑环的单元的多种多样的聚合物。PBI和PBT可具有类似的相似结构。如果聚苯唑是聚苯并咪唑，其优选是聚[5,5’-联-1H-苯并咪唑]-2,2’-二基-1,3-亚苯基。如果聚苯唑是聚苯并噻唑，其优选是聚苯并双噻唑，更优选是聚(苯并[1,2-d:4,5-d’]双噻唑-2,6-二基-1,4-亚苯基。如果聚苯唑是聚苯并噁唑，其优选是聚苯并双噁唑，更优选是聚(苯并[1,2-d:4,5-d’]双噁唑-2,6-二基-1,4-亚苯基。在一些实施方案中，优选的聚吡啶并唑是刚性棒状聚吡啶并双唑，包括聚(吡啶并双咪唑)、聚(吡啶并双噻唑)和聚(吡啶并双噁唑(poly(pyridobisozazole)))。优选的聚(吡啶并双噁唑)是聚(1,4-(2,5-二羟基)亚苯基-2,6-吡啶并[2,3-d:5,6-d’]双咪唑。刚性棒状芳族杂环聚合物还包括上述两种或更多种的混合物、共聚物或嵌段聚合物。根据本专利技术的聚亚芳基化合物纤维包含至少一种上述聚合物，其还可包含此类聚合物的组合。通常，该聚亚芳基化合物纤维包含至少60重量％的本专利技术中所用的聚亚芳基化合物的任一种或任何组合(基于纤维重量计)。在一个实施方案中，该聚亚芳基化合物纤维包含具有选自：核1(式3)、核2(式4)和核3(式5)的芳香核的芳族化合物其中R11、R12、R13、R14、R15、R16本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含基于纤维重量计0.1‑15％的芳族化合物或芳族化合物组合的聚亚芳基化合物纤维，其中各芳族化合物包含芳香核和取代基A或B的至少一种，其中A由式1表示

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.29 EP 15187383.31.包含基于纤维重量计0.1-15％的芳族化合物或芳族化合物组合的聚亚芳基化合物纤维，其中各芳族化合物包含芳香核和取代基A或B的至少一种，其中A由式1表示且B由式2表示其中R1和R2互相独立地选自包含2至10个碳原子的烷二基；其中R3和R4互相独立地选自-H、包含1至10个碳原子的烷基、包含3至10个碳原子的均环烷基或包含1至10个碳原子的杂环烷基；其中R5选自：-H、包含1至10个碳原子的烷基、包含3至10个碳原子的均环烷基、包含1至10个碳原子的杂环烷基和形成稠合到所述芳香核上的苯二甲酰亚氨基环结构的羰基(-C(＝O)-)。2.根据权利要求1的聚亚芳基化合物纤维，其中所述聚亚芳基化合物是溶致液晶聚合物，优选包含亚苯基的溶致液晶聚合物，更优选选自聚芳酰胺或刚性棒状芳族杂环聚合物。3.据权利要求1或2的聚亚芳基化合物纤维，其中所述至少一种芳族化合物具有选自：核1(式3)、核2(式4)和核3(式5)的芳香核其中R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37和R38互相独立地选自下列一价基团：附加取代基A或B、-H、卤素、-NO2、-CN、-OR3、-NR3R4、-SR3、包含1至10个碳原子的烷基、包含3至10个碳原子的均环烷基、包含1至10个碳原子的杂环烷基、包含1至10个碳原子的全氟烷基和(取代)羰基；其中L1和L2各自互相独立地选自下列二价和三价基团：羰基(-C(＝O)-)、-O-、-S-、-SO2-、包含1至6个碳原子的烷二基、包含1至6个碳原子的全氟烷二基、包含3至10个碳原子的环烷二基、包含3至10个碳原子的全氟环烷二基、亚氨基羰基(-C(＝O)NR5-、-R5NC(＝O)-)、酰氧基(-C(＝O)O-或-OC(＝O)-)；且其中p和q是0或1且n是0、1、2或3。4.根据前述权利要求任一项的聚亚芳基化合物纤维，其中所述至少一种芳族化合物被至少一个取代基A取代，其中所述A的R1和R2是-C2H4-。5.根据前述权利要求任一项的聚亚芳基化合物纤维，其中所述至少一种芳族化合物被至少一个取代基A取代，其中所述A的R3是甲基。6.根据前述权利要求任一项的聚亚芳基化合物纤维，其中所述至少一种芳族化合物被至少一个取代基B取代，其中所述B的R1是-C2H4-。7.根据前述权利要求任一项的聚亚芳基化合物纤维，其中所述至少一种芳族化...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·J·M·范德恩赫维尔，M·A·J·维尔德，J·H·M·夸塔尔，R·P·沃尔霍夫，J·容德，W·奈恩黑斯，
申请(专利权)人：帝人芳纶有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL