一种PHA-PPTA共聚沉析纤维和PBO-PPTA沉析纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种PHA

【技术实现步骤摘要】
一种PHA
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PPTA共聚沉析纤维和PBO
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PPTA沉析纤维的制备方法


[0001]本专利技术涉及新材料制备
，具体涉及一种PHA
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PPTA共聚沉析纤维和PBO
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PPTA沉析纤维的制备方法。

技术介绍

[0002]聚苯并二恶唑(PBO) 纤维是一种芳杂环高性能纤维，具有高强度、高模量、耐高温、高阻燃的特点，其独特优异的性能主要源自其分子结构的特殊性。其分子结构为刚性棒状高分子，呈现皮芯结构的结晶结构，光滑的皮层下是由微纤构成芯层，微纤是由沿着纤维纵轴方向以高度取向的PBO分子组成，使得PBO纤维在高温下和恶劣环境下表现出比别的纤维更好的性能。PBO纤维的断裂强度达37cn/dtex，其弹性模量达到280Gpa，是芳纶的两倍，热分解温度达到650℃，可在 300
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350℃条件下长期使用，是目前最耐温的有机纤维材料，极限氧指数(LOI) 为68%，阻燃性能优异，燃烧过程中几乎不产生有毒气体，且具有较低的介电常数（2.6
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3.0）和介电损耗，被誉为21世纪的超级纤维。
[0003]与芳纶纤维材料相比，它的介电性能、耐高温性能更为优异，吸湿率要低得多。目前在航空、航天、船舶等工业中广泛应用的纸基材料，多数采用芳纶纤维制造。与现有技术中最具代表性的芳纶纸相比，PBO特种纸的长期使用温度高于300℃，同时还具有高强度、高绝缘、低介电、耐腐蚀、低吸水率的特点，大幅度的提高了现有技术中高温绝缘纸的使用温度，还克服了芳纶纸因为吸水率大而导致的绝缘强度降低、介电损耗增加、电磁波透过性能减弱等问题。制约PBO高性能纤维纸基材料发展的一个重要因素是原料问题，在制备过程中，需要以PBO短切纤维和PBO沉析纤维（或PBO浆粕）为原料制备。其中PBO沉析纤维需要具有较大的比表面积，以起到纤维间填充和粘结的作用。
[0004]因为PBO纤维在常规溶剂中溶解能力极差，且只有浓硫酸、甲磺酸，多聚磷酸等少量溶剂可以溶解，一方面生产效率低且很难实现高比表面积，另一方面会产生大量的废酸废水，难以实现工业化生产，严重限制了PBO纸基材料的发展。大量的研究人员进行了技术攻关，如参考的文献：PBO纤维原纤化方法的研究.黄友河，合成纤维工业，2005. 28（5）：黄友河等人采用化学和物理的方法对PBO纤维表面进行改性来实现PBO纤维的原纤化；造纸用PBO纤维沉析浆粕的制备.王习文，中国造纸，2007. 26（5）：王习文直接用PBO纤维溶解于98%浓硫酸后，通过沉析法的方法来制备造纸用PBO浆粕；PBO原纤化的研究. 王宜、王习文，合成纤维工业，2010.33（6）：通过机械处理的方法制备具有大长经比，高比表面积，大量原纤化结构特点的PBO浆粕。另外，公布号为CN113882185 A的专利技术专利公开了一种用于制备浆粕的PBO沉析纤维的制备方法，通过聚羟基酰胺（PHA）前驱体来制备PBO沉析纤维浆粕。以上方法了虽然改善了以上问题且制备获得高比表面积的PBO沉析纤维。但PBO聚合物具有高度对称的化学结构，PBO沉析纤维惰性极强，因此，获得PBO沉析纤维浆粕的复合增强效果远低于芳纶制备的沉析纤维。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在解决现有技术中产品性能单一的缺陷和现在市面上的产品需要，提供一种PHA
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PPTA共聚沉析纤维和PBO
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PPTA沉析纤维的制备方法，本专利技术结合PBO沉析纤维和芳纶纤维的优缺点，设计特殊的配比，从聚合物分子结构层面入手，采用原位共聚的方法制得前驱体PHA
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PPTA原液，通过高速剪切制备获得高比表面积的PHA
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PPTA共聚沉析纤维，再通过高负压热环化得到高比表面积的PBO
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PPTA共聚沉析纤维。其既保留PBO沉析纤维高强度、高模量、耐高温、吸湿弱等优异性能，又通过引入带有强极性酰胺基团的PPTA芳纶（对位芳酰胺分子片段），改善PBO沉析纤维的液相分散性能和复合增强效果，因而可以成为性能优异的纸基绝缘材料，以实现PBO纸基材料在更多领域的推广和应用。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种PHA
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PPTA共聚沉析纤维的制备方法，包括以下步骤：步骤一、制备前驱体PHA
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PPTA聚合物溶液：以4,6
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二氨基间苯二酚盐酸盐为第一反应单体，以对苯二甲酰氯为第二反应单体，在通氮气保护下，加入一定量非质子极性溶剂，加入抗氧化剂氯化亚锡，加入第一反应单体4,6
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二氨基间苯二酚盐酸盐，在搅拌下一次性加入催化剂和第二反应单体对苯二甲酰氯，控温在0
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35℃反应10
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30h，即制得预聚合溶液A；以对苯二胺为第三反应单体，以对苯二甲酰氯为第四反应单体，在通氮气保护下，加入一定量非质子极性溶剂，加入助溶盐氯化锂，加入第三反应单体对苯二胺，搅拌溶解，在搅拌下一次性加入第四反应单体对苯二甲酰氯，控温在0
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30℃反应10
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30h，即制得预聚合溶液B；将预聚合溶液A和预聚合溶液B加入聚合釜中，控温0
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5℃搅拌混料30min后，升至20
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80℃继续反应5
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20h，即制得前驱体PHA
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PPTA聚合物溶液；步骤二、将步骤一得到的前驱体PHA
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PPTA聚合物溶液，经有机胺中和、稀释至质量浓度为1
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5％稀释液，混匀后脱泡，然后将处理后的溶液注入到搅拌且控温的沉析液中，在搅拌作用下，迅速分散成具有树枝状结构的超薄絮状的PHA
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PPTA沉析纤维悬浮液；将悬浮液经过过滤、洗涤、干燥，得到PHA
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PPTA共聚沉析纤维。
[0007]优选的，所述步骤一中所述非质子极性溶剂为N
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甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺中的一种或几种，在制备预聚合溶液A中，所述第一反应单体4,6
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二氨基间苯二酚盐酸盐的摩尔浓度优选为0.1mol/L～1mol/L；在制备预聚合溶液B中，所述第三反应单体对苯二胺的摩尔浓度优选为0.1mol/L～1mol/L。
[0008]优选的，所述步骤一中所述第一反应单体与第三反应单体总的加入摩尔量和第二反应单体与第四反应单体总的加入摩尔量的配比为1：0.8
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1.0；其中，第一反应单体和第三反应单体的摩尔比为8
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2:2
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8。
[0009]优选的，所述步骤一中所述抗氧化剂氯化亚锡加入的质量为4,6
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二氨基间苯二酚盐酸盐的0.1
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3 wt%；制备预聚合溶液B时，所述助溶盐氯化锂加入的质量为有机溶剂的3
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8%。
[0010]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PHA
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PPTA共聚沉析纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、制备前驱体PHA
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PPTA聚合物溶液：以4,6
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二氨基间苯二酚盐酸盐为第一反应单体，以对苯二甲酰氯为第二反应单体，在通氮气保护下，加入一定量非质子极性溶剂，加入抗氧化剂氯化亚锡，加入第一反应单体4,6
‑
二氨基间苯二酚盐酸盐，在搅拌下一次性加入催化剂和第二反应单体对苯二甲酰氯，控温在0
‑
35℃反应10
‑
30h，即制得预聚合溶液A；以对苯二胺为第三反应单体，以对苯二甲酰氯为第四反应单体，在通氮气保护下，加入一定量非质子极性溶剂，加入助溶盐氯化锂，加入第三反应单体对苯二胺，搅拌溶解，在搅拌下一次性加入第四反应单体对苯二甲酰氯，控温在0
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30℃反应10
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30h，即制得预聚合溶液B；将预聚合溶液A和预聚合溶液B加入聚合釜中，控温0
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5℃搅拌混料30min后，升至20
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80℃继续反应5
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20h，即制得前驱体PHA
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PPTA聚合物溶液；步骤二、将步骤一得到的前驱体PHA
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PPTA聚合物溶液，经有机胺中和、稀释至质量浓度为1
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5％稀释液，混匀后脱泡，然后将处理后的溶液注入到搅拌且控温的沉析液中，在搅拌作用下，迅速分散成具有树枝状结构的超薄絮状的PHA
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PPTA沉析纤维悬浮液；将悬浮液经过过滤、洗涤、干燥，得到PHA
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PPTA共聚沉析纤维。2.根据权利要求1所述的一种PHA
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PPTA共聚沉析纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤一中所述非质子极性溶剂为N
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甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺中的一种或几种，在制备预聚合溶液A中，所述第一反应单体4,6
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二氨基间苯二酚盐酸盐的摩尔浓度优选为0.1mol/L～1mol/L；在制备预聚合溶液B中，所述第三反应单体对苯二胺的摩尔浓度优选为0.1mol/L～1mol/L。3.根据权利要求2所述的一种PHA
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PPTA共聚沉析纤维的制备方法，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王叔超，王凤德，梁石，田远，黄聪，王峰，
申请(专利权)人：成都新晨新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：