[发明专利]一种含氯高性能杂环芳纶及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种含氯高性能杂环芳纶，其特征在于：具有如下结构式：

式中：X=Cl、Y=H，或X=H、Y= Cl，还或者X=H、Y=H；且按摩尔比，l：m：n=0.05～0.4：0.4～1：0.8～1；该聚合物断裂强度24～32cN/dtex，弹性模量700～1100cN/dtex，断裂伸长率2.3～4.0%。

2.根据权利要求1所述的含氯高性能杂环芳纶的制备方法，其特征在于：工艺步骤如下：

A、含氯杂环聚酰胺溶液的制备：将对苯二胺、含氯对苯二胺和2-（4-氨基苯基）-5-氨基苯并咪唑加入到装有复合溶剂的反应釜中，其中含氯对苯二胺、对苯二胺和2-（4-氨基苯基）-5-氨基苯并咪唑的摩尔比值为0.1～0.5:0.3～1.5：1；氮气保护下于10～45℃下搅拌至完全溶解，然后将釜内温度降至-5～10℃，分1～5批次加入对苯二甲酰氯，对苯二甲酰氯的总摩尔数为含氯对苯二胺、对苯二胺和2-（4-氨基苯基）-5-氨基苯并咪唑摩尔数之和的98.5%～101%，共搅拌反应1.5～4小时，最后得到聚合物固含量为3～7%，动力粘度为4～20万厘泊的聚合物溶液；所述含氯对苯二胺为2，5-二氯对苯二胺、2-氯对苯二胺或2，6-二氯对苯二胺；

B、脱泡、湿法纺丝：将上述聚合物溶液转移至脱泡釜内常压或者减压脱泡并过滤，然后采用湿法纺丝，聚合物溶液由喷丝帽喷入凝固浴中凝固成型得到初生纤维，初生纤维再以70～140%的拉伸比在塑化拉伸浴中进行塑性拉伸，然后经水洗，上油，干燥，热处理后，卷绕成筒，纺丝速度8～30m/min，得到断裂强度24～32cN/dtex，弹性模量700～1100cN/dtex，断裂伸长率2.3～4.0%的芳纶纤维。

3.根据权利要求2所述的含氯高性能杂环芳纶的制备方法，其特征在于：步骤A中所述的复合溶剂为含有质量分数为2.0～7.0%助溶剂的极性有机溶剂；其中：助溶剂为氯化锂或氯化钙，或者两者的任意比组合；极性有机溶剂为二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。

4.根据权利要求2所述的一种含氯高性能杂环芳纶的制备方法，其特征在于：步骤B中所述的喷丝帽孔径为0.05～0.12毫米，孔数为30～1000个。

5.根据权利要求2所述的一种含氯高性能杂环芳纶的制备方法，其特征在于：步骤B中所述的凝固浴为10～40℃的质量分数为40～65%的二甲基乙酰胺水溶液或N-甲基吡咯烷酮水溶液。

6.根据权利要求2所述的一种含氯高性能杂环芳纶的制备方法，其特征在于：步骤B中所述的塑化拉伸浴为20～70℃的质量分数均为10～25%的二甲基乙酰胺水溶液或N-甲基吡咯烷酮水溶液。

7.根据权利要求2所述的一种含氯高性能杂环芳纶的制备方法，其特征在于：步骤B中所述的水洗采用80～98℃的去离子水，水洗方式采用上喷淋下浸入的倾斜辊式法。

8.根据权利要求2所述的一种含氯高性能杂环芳纶的制备方法，其特征在于：步骤B中所述的上油为将芳纶丝束连续通过含有质量分数均为0.5～4‰的甲基硅油或改性甲基硅油的水乳液。

9.根据权利要求2所述的一种含氯高性能杂环芳纶的制备方法，其特征在于：步骤B中所述的干燥为接触式辊筒干燥，温度为90～150℃；所述的热处理为甬道式非接触传热热处理或辊式接触热处理，为在空气或氮气氛围下，320～430℃处理0.5～2.5分钟。

10.根据权利要求1所述的含氯高性能杂环芳纶在制备用于航空、航天、舰船、兵器、电子领域的高性能复合材料中的应用。