[发明专利]纺丝级聚芳醚腈树脂、聚芳醚腈纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种纺丝级聚芳醚腈树脂、聚芳醚腈纤维及其制备方法。

背景技术

聚芳醚睛(Poly arylene nitriles)(PEN)是一种高性能热塑性高分子材料，它是从二十世纪八十年代以来首先为国防军工和尖端技术的需求而发展起来的一类综合性能优异的结构型高分子材料，具有很高的耐热性、阻燃性、机械强度、阻紫外线性和抗蠕变性好等优良特性，有望作为一类结构材料、电子元件和电子材料而在航空航天、电子、通讯以及其他高技术领域发挥重要作用。

由特种工程塑料所制备的纤维具有良好的热稳定性，可长期工作于150℃高温下；良好的阻燃性，极限氧指数大于31，正常情况下不燃烧，燃烧时发烟量低；良好的耐化学性。这些优异的性能使得特种工程塑料制备的纤维可以广泛的用作水泥，造纸，钢铁，燃煤电厂，垃圾焚烧厂等行业的高温过滤材料，以及耐高温防火服，缝纫线等产品。将聚芳醚腈树脂制备成高性能纤维将在上述高污染行业中得到广泛的应用，并且有效的降低该行业对环境的破坏，从而使社会经济可持续发展。因此，研究聚芳醚腈纤维及其制备方法具有很强的实用性。

但是到目前为止，聚芳醚腈的研究主要集中在研究合成工艺和配方等方面。国内申请关于聚芳醚腈树脂的生产发明专利主要有：专利申请号为94113026.6的《一种聚芳醚腈及其制造方法》、200610038381.8的《聚芳醚腈的工业化生产方法》、200510038360.1的《聚芳醚腈高分子无卤阻燃剂的工业化生产方法》、200610021306.0的《一种含间苯链节的聚芳醚腈共聚物及其制备方法》、200810305720.3的《一种半晶型聚芳醚醚腈的工业化生产方法》。关于聚芳醚腈纤维的报道只有专利申请号为201010192447.5《一种聚芳醚腈纤维的制备方法》，该方法主要研究了添加无机填料的聚芳醚腈纤维制备，同时尚未明确指出聚芳醚腈纺丝专用料的具体结构。由于在纤维中添加无机填料会降低树脂的熔融纺丝的流动性，同时会降低纤维的强度，所以该专利申请书对聚芳醚腈纤维制备的参考价值不大。

因此，本专利的发明人在过去聚芳醚腈树脂合成以及纯化的基础上，从各种结构的聚芳醚腈树脂中筛选出适合连续纺丝的聚芳醚腈树脂。

发明内容

本发明提供了一种纺丝级聚芳醚腈树脂，其含有结构单元：

中的至少一种，且其熔融指数大于50g/10min。

优选的，所述纺丝级聚芳醚腈树脂，其含有结构单元：

中的至少一种。

优选的，上述纺丝级聚芳醚腈树脂，其含有结构单元：

其中，结构单元的摩尔比为：90-99∶1-10。

优选的，上述纺丝级聚芳醚腈树脂的熔融指数大于65g/10min。

本发明还提供了上述纺丝级聚芳醚腈树脂的制备方法，包括以下步骤：

(1)聚合反应：

2，6-二卤苯甲腈、芳香族二元酚为反应原料，在非质子强极性溶剂、催化剂、脱水剂的作用下反应获得聚芳醚腈溶液；其中，2，6-二卤苯甲腈、芳香族二元酚为等摩尔配比；所述芳香族二元酚为对苯二酚、间苯二酚、联苯二酚中的至少一种；

(2)后处理

将上述聚芳醚腈溶液沉淀，沉淀物研磨至粒径≤0.05mm的粉末，将粉末用有机溶剂浸泡后固液分离，固体经pH值5-7的水洗涤、过滤、干燥得本发明的纺丝级聚芳醚腈树脂。

优选的，步骤(1)中反应原料、催化剂、非质子强极性溶剂、脱水剂的摩尔配比为：2，6-二卤苯甲腈∶芳香族二元酚∶催化剂∶非质子强极性溶剂∶脱水剂＝1∶1∶1.1～1.5∶6～8∶1.2～1.5。

优选的，步骤(1)中2，6-二卤苯甲腈、芳香族二元酚为反应原料，在非质子强极性溶剂、催化剂、脱水剂的作用下于140～160℃常压反应2～4小时，去除脱水剂后升温至190-210℃反应4～6小时获得聚芳醚腈溶液。

优选的，所述2，6-二卤苯甲腈为2，6-二氯苯甲腈。

优选的，所述催化剂为碱金属碳酸盐；优选为无水碳酸钠、无水碳酸钾或无水碳酸氢钠中的至少一种；更优选为无水碳酸钾。

优选的，所述非质子强极性溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的至少一种；更优选为N-甲基吡咯烷酮。

优选的，所述脱水剂为烷基苯或卤代苯；优选为甲苯、二甲苯或氯苯中的至少一种；更优选为甲苯。

优选的，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮中的至少一种。