【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高性能材料，涉及一种耐紫外的改性pbo共聚物及其应用。
技术介绍
1、聚对苯撑苯并二噁唑(pbo)是由全芳环组成的刚性棒状高分子，整个分子链呈共轭状态，分子链中无弱键存在。由于使用了液晶纺丝技术，大分子链、晶体和微纤/原纤均沿纤维轴向呈现几乎完全取向的排列，形成高度取向的有序结构。因此pbo纤维独特的结构决定了其优良的特性，具有高强、高模、耐高温和阻燃性好的特点，同时其尺寸稳定性好，耐化学稳定性高，是目前所有有机纤维中综合性能最好的。
2、pbo纤维强度高，在个体防护、增强复合材料、建筑设施等领域也有着广泛的应用前景。这些应用产品的安全性与pbo纤维的光稳定性有直接关系。但目前技术下，pbo纤维耐紫外稳定性差。有相关报道显示，pbo在潮湿或紫外光照射的环境下发生机械性能的急剧降低现象，用pbo制作的产品在使用5年后，其强度出现较大幅度的降低，东洋纺报导在紫外光照射100小时其强度保持率仅为50％左右。研究发现，pbo纤维在紫外辐照时，不光纤维表层结构破坏，分子链取向度、分子量也会降低，甚至主链会发生断键开环反应，导致纤维强度急剧降低。因此要推广pbo纤维应用，首先要解决其耐紫外性能差的问题。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术不足，提供了一种耐紫外的改性pbo共聚物及其应用。在pbo刚性链大分子结构中通过引入卤素(-cl)，提高纤维的表面极性，同时引入的-cl能够与分子间或分子内的氢键相互作用，进而提高pbo纤维的紫外稳定性能。
2、本专
3、首先，本专利技术提供一种耐紫外的改性pbo共聚物(本专利技术以下内容中为了表述更清楚，部分内容会直接描述为cl-pbo共聚物)，其分子结构包含式iii所示结构或者包含式i、式ii、式iii中的至少2种。
4、
5、式i、ii、iii中，x、y均为正整数。
6、优选的，按照摩尔百分含量计，所述的pbo共聚物中，式ii所示重复单元占所有重复单元的5％-50％。
7、更优选的，按照摩尔百分含量计，所述的pbo共聚物中，式ii所示重复单元占所有重复单元的10％-20％。
8、更为优选的，所述的pbo共聚物其分子结构为式iii所示结构。
9、本专利技术进一步提供了所述改性pbo共聚物的制备方法，包括：
10、向装有多聚磷酸的反应釜中，加入对苯二甲酸和混合间苯二酚盐酸盐，再加入五氧化二磷，加完后进行梯度升温反应，过程中释放氯化氢气体，在反应釜中进行预聚得到预聚物；预聚物经过双螺杆挤出机进一步完成后聚合。所述的混合间苯二酚盐酸盐为4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐(darhb)、2-氯-4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐(cl-darhb)。
11、所述的梯度升温反应优选为：
12、先升温至80℃搅拌反应4h，再升温至100℃搅拌反应4h，最后升温至120℃搅拌反应4h。上述反应过程中，控制对苯二甲酸与混合间苯二酚盐酸盐的摩尔比为1:(0.9-1.1)；对苯二甲酸质量占体系总质量的8-10％，所述体系是指反应釜中所有投加物料的总和。
13、优选的所述的多聚磷酸质量占体系总质量的60-70％，五氧化二磷总投入质量占体系总质量的10-15％。
14、优选的，按照摩尔百分含量计，所述混合间苯二酚盐酸盐中2-氯-4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐占5％-50％，优选为10％-20％。
15、根据上述改性pbo共聚物，本专利技术进一步提出了一种耐紫外的改性pbo纤维(本专利技术中为了表述更清楚，部分内容中直接描述为cl-pbo纤维)，在完成上述后聚合后，得到纺丝浆液，然后经过干喷湿纺、水洗、烘干等工艺得到耐紫外的改性pbo纤维。另外，上述改性pbo共聚物溶液，可通过湿膜制备器制成改性pbo膜，通过与树脂等材料层压制成复合材料，应用在耐热材料领域。
16、本专利技术的pbo共聚物由对苯二甲酸(tpa)、4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐(darhb)和2-氯-4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐(cl-darhb)，再加入一定比例的五氧化二磷(p2o5)，在多聚磷酸(ppa)介质中共缩聚，制备了含有-cl的改性pbo液晶混合物cl-pbo，将共聚得到的cl-pbo/ppa液晶溶液经干喷湿纺、水洗、烘干等工艺，成型了cl-pbo纤维。该改性pbo纤维制备过程中加入了一定比例的2-氯-4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐，使其聚合物分子结构含极性的氯基，氯的引入，提高了纤维的表面极性，同时与分子间或分子内的氢键相互作用，进而提高pbo纤维的紫外稳定性能。
17、另外本专利技术所提供的制备方法为原位聚合改性法，简化了常规工艺中纤维改性的繁琐步骤，简化了程序，方便操作。本专利技术通过直接聚合方法得到改性pbo共聚物，而后可通过熔融纺丝制得改性pbo纤维。与现有技术相比，既保留了pbo纤维的优良性能，还解决了常规pbo纤维耐紫外性能的不足，为pbo纤维的改性提供了新的方法和途径，缩减了时间和成本，具有非常广泛的应用意义。
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1.一种耐紫外的改性PBO共聚物，其特征在于，其分子结构包含式III所示结构或者包含式I、式II、式III中的至少2种；
2.根据权利要求1所述的一种耐紫外的改性PBO共聚物，其特征在于，所述的PBO共聚物其分子结构为式III所示结构。
3.根据权利要求1所述的一种耐紫外的改性PBO共聚物，其特征在于，按照摩尔百分含量计，所述的PBO共聚物中，式II所示重复单元占所有重复单元的5％-50％。
4.根据权利要求1或3所述的一种耐紫外的改性PBO共聚物，其特征在于，按照摩尔百分含量计，所述的PBO共聚物中，式II所示重复单元占所有重复单元的10％-20％。
5.权利要求1所述的耐紫外的改性PBO共聚物的制备方法，其特征在于，包括：向装有多聚磷酸的反应釜中，加入对苯二甲酸和混合间苯二酚盐酸盐，再加入五氧化二磷，加完后进行梯度升温反应，过程中释放氯化氢气体，在反应釜中进行预聚得到预聚物；预聚物经过双螺杆挤出机进一步完成后聚合；
6.根据权利要求5所述的耐紫外的改性PBO共聚物的制备方法，其特征在于，按照摩尔百分含量计，所述混合间
7.根据权利要求5所述的耐紫外的改性PBO共聚物的制备方法，其特征在于，所述反应中，控制对苯二甲酸与混合间苯二酚盐酸盐的摩尔比为1:(0.9-1.1)；对苯二甲酸质量占体系总质量的8-10％。
8.根据权利要求5所述的耐紫外的改性PBO共聚物的制备方法，其特征在于，所述的多聚磷酸质量占体系总质量的60-70％，五氧化二磷总投入质量占体系总质量的10-15％。
9.根据权利要求5所述的耐紫外的改性PBO共聚物的制备方法，其特征在于，所述的梯度升温反应为：先升温至80℃搅拌反应4h，再升温至100℃搅拌反应4h，最后升温至120℃搅拌反应4h。
10.以权利要求1所述改性PBO共聚物制备的PBO纤维。
...【技术特征摘要】
1.一种耐紫外的改性pbo共聚物，其特征在于，其分子结构包含式iii所示结构或者包含式i、式ii、式iii中的至少2种；
2.根据权利要求1所述的一种耐紫外的改性pbo共聚物，其特征在于，所述的pbo共聚物其分子结构为式iii所示结构。
3.根据权利要求1所述的一种耐紫外的改性pbo共聚物，其特征在于，按照摩尔百分含量计，所述的pbo共聚物中，式ii所示重复单元占所有重复单元的5％-50％。
4.根据权利要求1或3所述的一种耐紫外的改性pbo共聚物，其特征在于，按照摩尔百分含量计，所述的pbo共聚物中，式ii所示重复单元占所有重复单元的10％-20％。
5.权利要求1所述的耐紫外的改性pbo共聚物的制备方法，其特征在于，包括：向装有多聚磷酸的反应釜中，加入对苯二甲酸和混合间苯二酚盐酸盐，再加入五氧化二磷，加完后进行梯度升温反应，过程中释放氯化氢气体，在反应釜中进行预聚得到预聚物；预聚物经过双螺杆挤出...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘薇，刘宗法，孟昭瑞，肖作旭，彭宪宇，白金旺，张殿波，郭程，钟蔚华，陈湘栋，代勇，刘群，
申请(专利权)人：山东非金属材料研究所，
类型：发明
国别省市：
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