[发明专利]一种聚对苯二甲酰对苯二胺PPTA沉析纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种聚对苯二甲酰对苯二胺PPTA沉析纤维的制备方法，以对苯二甲酰氯、对苯二胺作为反应单体，摩尔比为1:1.05～1.20或1.05～1.20:1，制得低分子量聚对苯二甲酰对苯二胺聚合物体系，进一步反应制备聚对苯二甲酰对苯二胺沉析纤维。本发明采用的聚对苯二甲酰对苯二胺沉析纤维制备方法，可制得比表面积为20‑40m²/g的沉析纤维，反应过程稳定、能耗低、生产成本小，通过调节工艺参数能够精确控制沉析纤维的纤维尺寸及比表面积，所得制品均匀、稳定。有利于聚对苯二甲酰对苯二胺沉析纤维的工业化生产及其应用。

技术领域

本发明属于高分子纸基材料的制备领域，特别涉及一种聚对苯二甲酰对苯二胺PPTA沉析纤维的制备方法。

背景技术

随着纸基材料在航空航天、轻轨交通、国防军工领域愈加广泛的应用，人们对高性能纤维纸的需求越来越高，对位芳纶纸具有优异的机械性能、热稳定性能、阻燃性能、化学稳定性、电绝缘性等特点，是一种十分重要的纸基材料。由于高分子量聚对苯二甲酰对苯二胺独特的物理化学性质，现阶段工业上普遍采用短切纤维打浆的方法制备对位芳纶浆粕，生产过程繁琐，所得制品原纤化程度低、比表面积小、分散性差，在一定程度上限制了对位芳纶纸的工业化生产与应用。因此，如何优化聚对苯二甲酰对苯二胺沉析纤维的制备工艺一直受到广泛关注。

中国发明专利CN10260737A公开了一种制备对位芳纶沉析纤维的方法。首先将NMP、CaCl₂和AlCl₃混合制成NMP-CaCl₂-AlCl₃溶剂，氮气保护下加入对苯二胺溶解，5℃下加入对苯二甲酰氯进行预缩聚反应，预缩聚反应中所述对苯二胺与所述对苯二甲酰氯的摩尔比为1:0.6；预缩聚反应结束后加入对苯二甲酰氯进行缩聚反应，缩聚反应中加入的对苯二甲酰氯与预缩聚反应中对苯二胺的摩尔比为0.4:1，反应产生胶体后结束反应，氮气气氛中50～80℃熟化，熟化后的胶体与对位芳纶浆粕悬浮液进入转速为1000-3000r/min的沉析器进行沉析，水洗、打浆、脱水干燥得到对位芳纶沉析纤维。该方法能够很好地防止形成纤维粘结块，但凝胶粒与对位芳纶浆粕的后续加工相对困难，难以得到尺寸均匀、比表面积大的沉析纤维。

中国发明专利CN1475514A公开了一种对位芳纶浆粕的制作方法。首先将具有一定特性粘度的芳纶1414树脂在浓硫酸中完全溶解制成浆液，在凝固浴中机械搅拌下直接沉析出芳纶浆粕。该方法可以通过调节工艺条件控制对位芳纶浆粕长径比，但生产成本较高，对仪器设备损耗大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种由聚对苯二甲酰对苯二胺PPTA体系制备沉析纤维的方法，克服现有技术中生产成本高，仪器损耗大，后续加工困难，难以得到尺寸均匀、比表面积大的沉析纤维的缺陷，该方法生产工艺简单、操作过程易于控制、所得制品比表面积及尺寸优异的聚对苯二甲酰对苯二胺沉析纤维制备方法。

本发明的一种聚对苯二甲酰对苯二胺PPTA沉析纤维的制备方法，包括：

(1)在氮气气氛的干燥体系中，将对苯二胺、对苯二甲酰氯于溶剂体系中，在-15℃～-5℃的条件下聚合反应3-10min，得到聚对苯二甲酰对苯二胺聚合物体系；其中对苯二胺、对苯二甲酰氯的摩尔比为1:1.05～1.20或1.05～1.20:1；

(2)将上述聚对苯二甲酰对苯二胺聚合物体系配制成固含量为2-9％wt的浆液，然后注入搅拌的凝固浴中，经过剪切，得到聚对苯二甲酰对苯二胺沉析纤维悬浮体系，水洗，干燥，即得沉析纤维。

上述制备方法的优选方式如下：

所述步骤(1)具体为：在氮气气氛的干燥体系中，加入对苯二胺，室温下搅拌至溶解完全，冷却至-15～-5℃，稳定后加入对苯二甲酰氯，搅拌反应3-10min，优选5min，得到低分子量聚对苯二甲酰对苯二胺聚合物体系。