[发明专利]形成芳族聚酰胺共聚物的方法

说明书

技术领域

本专利申请涉及制备芳族聚酰胺聚合物的方法，所述芳族聚酰胺聚合物衍生自5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑(DAPBI)、对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰二氯(TCl)，能够形成具有优异物理性能的纤维。

背景技术

衍生自5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑(DAPBI)、对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰二氯(TCl或T，还通常称为对苯二甲酰氯)的纤维是本领域已知的。此种共聚物是俄国制造的高强度纤维(例如以商品名和)的基础。参见俄国专利申请2,045,586。

DAPBI上的两个胺在反应性和位置因素方面差异很大。示于下文结构右侧的胺(唑胺)的反应性比该结构左侧的胺(苄基胺)高一个数量级。

因此，由常规聚合方法，在NMP／CaCl₂溶剂体系中制得的DAPBI／PPD共聚物趋于不具有对单体组分的位置的控制。据信，由DAPBI／PPD共聚物形成更高强度纤维的因素是共聚单体沿聚合物链的排列。具体地，据信，控制PPD和DAPBI共聚单体的分布有助于防止在硫酸溶液中形成结晶溶剂化物，并且有助于由所述共聚物制得的纤维的热处理期间聚合物链的排列，获得具有更好机械性能的纤维。

发明内容

在一些方面，本发明涉及形成聚合物的方法，所述聚合物包含2-(4-氨基苯基)-5(6)氨基苯基苯并咪唑(DAPBI)、对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰二氯的残基，所述方法包括以下步骤：(a)在溶剂体系中由两摩尔DAPBI和一摩尔对苯二甲酰二氯形成具有胺端基的低聚物的溶液，所述溶剂体系包含有机溶剂和无机盐；(b)将PPD加入低聚物的溶液中；以及(c)加入另外的对苯二甲酰二氯以形成聚合物。在一些实施例中，步骤c)中加入的对苯二甲酰二氯的量足以达到基于溶液中二胺的量计化学计量的平衡。

优选的有机溶剂包括Ｎ-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和二甲基乙酰胺(DMAC)。优选的无机盐包括LiCl和CaCl₂。在某些实施例中，溶剂体系为NMP／CaCl₂。

本发明可涉及分离所述聚合物的另外的步骤。本发明的一些实施例涉及包括粉碎所述聚合物的步骤的步骤。可用一个或多个洗涤步骤、中和步骤、或二者处理所述粉碎或未粉碎的聚合物。

在一些方面，本发明还涉及将所述聚合物溶解在包含硫酸的溶剂中以形成适于纺丝纤维的溶液的步骤。待溶解的聚合物包括可经过洗涤和／或中和的或可未洗涤和／或中和的分离出的聚合物以及可经过粉碎或可未粉碎的聚合物。作为另外一种选择，可使用有机溶剂(任选包含无机盐)来形成适于纺丝纤维的溶液。虽然可使用任何适宜的溶剂来溶解所述聚合物，但是在一些实施例中，所述溶剂包含N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)或二甲基乙酰胺(DMAC)以及无机盐，以形成适于纺丝纤维的溶液。适宜无机盐的例子为LiCl和CaCl₂。

在一些优选的实施例中，DAPBI与苯二胺的摩尔比在0.25至4.0的范围内。就一些方法而言，步骤(a)中为DAPBI的浆液的量在1至10重量％的范围内。在某些方法中，步骤b)中为PPD的低聚物溶液的量在0.5至5.5重量％的范围内。在某些实施例中，相对于步骤b)中加入的PPD的量，步骤c)中的另外对苯二甲酰二氯的量在100至400摩尔％的范围内。

就一些方法而言，NMP／CaCl₂溶剂具有0.3至10％范围内的CaCl₂的重量百分比。

在另一方面，本发明涉及形成聚合物的方法，所述聚合物包含2-(4-氨基苯基)-5(6)氨基苯基苯并咪唑(DAPBI)、PPD、和对苯二甲酰二氯的残基，所述方法包括以下步骤：a)形成DAPBI在包含有机溶剂和无机盐的溶剂体系中的浆液；b)对于所述浆液中每摩尔DAPBI，将对苯二甲酰二氯以至多二分之一摩尔的量加入所述浆液中；c)搅拌浆料以使DAPBI与对苯二甲酰二氯反应以形成低聚物溶液；d)将PPD加入所述低聚物溶液中，并搅拌，直至基本上所有的PPD溶解；e)对于溶液中每摩尔PPD，以大于一摩尔的量加入对苯二甲酰二氯，以形成预聚物溶液；以及e)搅拌所述预聚物溶液以形成聚合物。所述方法还包括将所述聚合物溶解在包含硫酰氯(sulfuric chloride)的溶剂中以形成适于纺丝纤维的溶液的步骤。