【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维、其制备方法及杂环聚芳酰胺-聚苯并二噁唑纸，属于高性能有机纤维及纸的制备。
技术介绍
1、耐高温有机纤维纸是由短切纤维和沉析纤维混合抄纸制备的，其中短切纤维是纤维长丝经切断至数毫米后得到的纤维，是纸张的“骨架”材料；沉析纤维是在强烈搅拌的聚合物稀溶液中注入大量凝固剂，或者将聚合物溶液以细流的形式注入到高速搅拌的凝固浴中沉析而获得的纤维，呈薄膜状、厚度为一到几个微米，长度从几十个微米到数毫米不等，作为纸张的“填充”材料，其独特的表面结构极大地提高了的抓附力，因此能大幅提高纸张的强度。
2、聚对苯撑苯并二噁唑(pbo)是由对苯二甲酸和4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐在多聚磷酸中聚合、环化得到的，具有优异的耐高温和阻燃性能，是迄今为止耐热性能最好的有机纤维，分解温度高达650℃以上，是新型耐高温纸基材料的重要发展方向。但pbo的结构刚性大，溶解性差，仅能溶于发烟硫酸、多聚磷酸及甲烷磺酸等少数强酸溶剂中，不仅溶液的粘度极高，在沉析过程中强酸溶液还会释放大量的热量，因此难以采用一步法加工成沉析纤维。专利cn101802302a、cn107207726a、cn109354684a、cn113882185a及文献thermalrearrangement of poly(o-hydroxyimide)s synthesized from 4,6-diaminoresorcinoldihydrochloride（polymer journal, 2003，35（2）：208-212）等报
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决上述技术问题，提供一种杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维、其制备方法及杂环聚芳酰胺-聚苯并二噁唑纸。本专利技术通过共聚方式引入杂环聚芳酰胺结构，制备的杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维具有优异的抄纸适应性，而且在280℃～500℃的高温下，经过热压处理15～60min后其纸的力学性能变化较小，环化后的pbo纸不仅具有优异的热稳定性，还具有良好力学性能和复合性能。同时，该方法简单行，适于工业化生产应用。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、一种杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维，其分子结构由以下两种结构式的重复单元相互任意连接而成：
4、..................重复单元（ⅰ）
5、...........重复单元（ⅱ）
6、其中，重复单元（ⅰ）的摩尔百分比为50～95%，重复单元（ⅱ）的的摩尔百分比为5～50%。
7、本专利技术中，重复单元（ⅰ）是杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺的主体结构，具有较多的极性基团羟基，有助于提高亲水性能，使沉析纤维在抄纸过程中易分散在水中，提高纸张的均匀性和强度。在高温下处理时，该结构中的酰胺键与羟基会发生脱水环化反应，转变为耐高温的苯并噁唑结构。
8、本专利技术中，重复单元（ⅱ）是杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺的改性结构，该结构刚性、规整，有助于提高力学性能，在高温处理过程中该结构不发生变化，咪唑环的-nh-结构得以保留，有助于提高环化后的pbo纸的复合性能和力学性能。
9、本专利技术提供的一种杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维的制备方法，包括以下步骤：
10、a.聚合原液的制备：将3,3’-二羟基联苯二胺（dhb）和2-（4-氨基苯基）-5-氨基苯并咪唑（dapbi）溶解于含有助溶盐的有机溶剂中，然后加入对苯二甲酰氯，惰性气体保护下搅拌反应得到聚合物溶液；所述聚合物溶液的聚合物质量占溶液总质量的1～10%，室温下动力粘度为0.5～20万厘泊；
11、b.沉析：将步骤a的聚合物溶液转移至脱泡釜内，经脱泡、过滤、计量、喷丝进入转速为2000～20000rpm的凝固沉析设备中，与凝固浴按照1:1～1:10的质量比进行混合，并沉析1～30s，沉析纤维与凝固浴的悬浮液从沉析设备中流出后，经分离、洗涤、脱水得到平均长度为0.2～3.0mm，平均比表面积为4～36m2/g的杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维成品。
12、进一步地，步骤a中，所述有机溶剂为n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二甲基甲酰胺或n-甲基吡咯烷酮中的一种；所述助溶盐为licl或cacl2中的至少一种，所述助溶盐在有机溶剂中的固含量为1.0～7.5%。
13、进一步地，步骤a中，优选聚合物质量占溶液总质量的2～4%，室温下动力粘度为1～3万厘泊的聚合物溶液。
14、进一步地，步骤b中，所述凝固浴使用质量浓度为0～60%的n,n-二甲基乙酰胺水溶液、n,n-二甲基甲酰胺水溶液或n-甲基吡咯烷酮水溶液。
15、本专利技术还提供了一种用上述杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维制备的杂环聚芳酰胺-聚苯并二噁唑纸，它是采用已知的传统造纸工艺，将杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维，或杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维与短切纤维、浆粕纤维、其他沉析纤维中的一种或几种混合抄造成纸基材料，然后通过热处理工艺转化得到杂环聚芳酰胺-聚苯并二噁唑纸。
16、进一步地，所述短切纤维包括间位芳纶短切纤维、对位芳纶短切纤维、杂环芳纶（芳纶ⅲ）短切纤维、pbo短切纤维、聚酰亚胺短切纤维、聚芳砜酰胺短切纤维等；浆粕纤维包括对位芳纶浆粕纤维、pbo浆粕纤维等；所述其他沉析纤维包括间位芳纶沉析纤维、对位芳纶沉析纤维、杂环芳纶（芳纶ⅲ）沉析纤维、聚酰亚胺沉析纤维、聚芳砜酰胺沉析纤维等。
17、所述热处理温度为280℃～500℃，热处理时间为15～60min，热处理氛围为惰性气体氛围或真空条件。
18、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：
19、（1）常规高强度pbo纤维是由4,6-二氨基间苯二酚二盐酸盐（dar）和对苯二甲酸在多聚磷酸中聚合得到的，如反应式一所示。该结构对称、规整，聚合后在多聚磷酸中形成液晶溶液，经纺丝后可得超高强度的pbo纤维。由于4,6-二氨基间苯二酚在空气中极易被氧化，因此必须使用其盐酸盐结构作为聚合单体。
20、现有专利cn113882185a采用4,6-二氨基间苯二酚二盐酸盐与对苯二甲酰氯在有机溶剂（如dmac或nmp）中聚合，制备聚羟基芳酰胺沉析纤维。但4,6-二氨基间苯二酚二盐酸盐因络合盐的存在，反应活性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维，其特征在于：所述杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺的分子结构由以下两种结构式的重复单元相互任意连接而成：
2.根据权利要求1所述的一种杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种。
4.根据权利要求2所述的一种杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述助溶盐为LiCl或CaCl2中的至少一种，所述助溶盐在有机溶剂中的固含量为1.0～7.5%。
5.根据权利要求2所述的一种杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述聚合物溶液的聚合物质量占溶液总质量的2～4%，室温下动力粘度为1～3万厘泊。
6.根据权利要求2所述的一种杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维的制备方法，其特征在于：步骤B中，所述凝固浴使用质量浓度为0～60%的N,
7.一种用权利要求1所述的杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维制备的杂环聚芳酰胺-聚苯并二噁唑纸，其特征在于：将杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维，或杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维与短切纤维、浆粕纤维、其他沉析纤维中的一种或几种混合抄造成纸基材料，然后通过热处理工艺转化得到杂环聚芳酰胺-聚苯并二噁唑纸。
8.根据权利要求7所述的一种用杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维制备的杂环聚芳酰胺-聚苯并二噁唑纸，其特征在于：所述其他沉析纤维包括间位芳纶沉析纤维、对位芳纶沉析纤维、杂环芳纶（芳纶Ⅲ）沉析纤维、聚酰亚胺沉析纤维、聚芳砜酰胺沉析纤维。
9.根据权利要求7所述的一种用杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维制备杂环聚芳酰胺-聚苯并二噁唑纸的方法，其特征在于：所述热处理温度为280℃～500℃，热处理时间为15～60min，热处理氛围为惰性气体氛围或真空条件。
...【技术特征摘要】
1.一种杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维，其特征在于：所述杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺的分子结构由以下两种结构式的重复单元相互任意连接而成：
2.根据权利要求1所述的一种杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述有机溶剂为n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二甲基甲酰胺或n-甲基吡咯烷酮中的一种。
4.根据权利要求2所述的一种杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述助溶盐为licl或cacl2中的至少一种，所述助溶盐在有机溶剂中的固含量为1.0～7.5%。
5.根据权利要求2所述的一种杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述聚合物溶液的聚合物质量占溶液总质量的2～4%，室温下动力粘度为1～3万厘泊。
6.根据权利要求2所述的一种杂环聚芳酰胺-聚羟基芳酰胺沉析纤维的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：周万立，李兰英，彭涛，何鑫业，林勇，
申请(专利权)人：中蓝晨光化工研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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