一種聚[2,5-二羥基-1,4-苯撐吡啶并二咪唑] 聚合物的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚[2,5-二羥基-1,4-苯撐吡啶并二咪唑]聚合物的制備方法。本發(fā)明包括預(yù)聚合和后縮聚兩步反應(yīng)，預(yù)聚合物在雙螺桿擠出機中的反應(yīng)時間為10～60min，雙螺桿擠出機按照從進料口至出料口的順序設(shè)置有三個溫區(qū)，分別為160～180℃、180～190℃和190～200℃。本發(fā)明采用雙螺桿擠出機進行后縮聚反應(yīng)，并且采用特定的溫度和時間控制參數(shù)，使得最后產(chǎn)出的PIPD聚合物的特性粘數(shù)[η]=28-30dL/g，大大提高了其分子量，且同時達到了利于攪拌以及更加容易將PIPD聚合物輸送轉(zhuǎn)移至紡絲工段，提高了成產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】—種聚[2, 5- 二羥基-1, 4-苯撐吡啶并二咪唑]聚合物的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制備纖維的聚合物的方法，更具體地說本發(fā)明涉及一種聚[2，5- 二羥基-1，4-苯撐吡啶并二咪唑]聚合物的制備方法，屬于Piro聚合物制備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]聚[2，5- 二羥基-1，4-苯撐吡啶并二咪唑]為液晶芳雜環(huán)剛性棒狀聚合物，由該聚合物制備的Piro纖維(也被稱為M5纖維)，拉伸強度和彈性模量分別為5.3GPa和330GPa，與素有“有機纖維之王”美譽的PBO纖維相媲美。特別是PII3D聚合物中的特殊的氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得制備的纖維的軸向壓縮強度高達1.7GPa,為PBO纖維的5.7倍，與碳纖維相當(dāng)。另外，Piro纖維還具有優(yōu)異的耐熱性、阻燃性、電絕緣性、界面粘接性能和抗損傷性。因而，Piro纖維在航空航天、武器裝備、消防工程、戶外運動制品等諸多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。1998年，PIPD由荷蘭Akzo Nobel研究中心Sikkema等人開發(fā)成功。2003年，Akzo Nobel將該技術(shù)轉(zhuǎn)讓給了一家與美國軍方有關(guān)系的公司一麥哲倫國際(MagellanSystem International)。目前，該公司與美國納幕爾杜邦公司(DuPont de Nemours)合作，借助其先進的紡絲技術(shù)優(yōu)勢，開發(fā)綜合性能優(yōu)異的Piro纖維。美國納蒂克陸軍士兵中心(U.S.Army Soldier and Biological Chemical Command)正在積極研究 PIF1D 纖維在軍事上的用途。由此可見，開發(fā)Piro纖維具有重要的戰(zhàn)略意義。
[0003]然而，合成具有較高分子量的聚合物是制備性能優(yōu)異的Piro纖維的關(guān)鍵。關(guān)于制備Piro聚合物的方法首次公開于授予Sikkema等人的美國專利:US 5，674，969。該專利給出了制備Piro聚合物的兩種基本方法:一種是采用2，5-二羥基對苯二甲酸(DHTA)和四氨基吡啶的三鹽酸鹽一水合物(TAP)作為基本原料在多聚磷酸(PPA)介質(zhì)中進行聚合，反應(yīng)方程式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種聚[2，5-二羥基-1，4-苯撐吡啶并二咪唑]聚合物的制備方法，其特征在于:包括以下工藝步驟: A、預(yù)聚合 將2，5- 二羥基對苯二甲酸、四氨基吡啶的三鹽酸鹽一水合物、多聚磷酸一起投入聚合釜中，充分混合后脫除氯化氫氣體，然后進行預(yù)聚合反應(yīng)，得到預(yù)聚合物； B、后縮聚 步驟A中的聚合釜的出料口連接有雙螺桿擠出機的進料口，使用干燥的氮氣將預(yù)聚合物壓入所述的雙螺桿擠出機中，預(yù)聚合物在雙螺桿擠出機中完成后縮聚反應(yīng)，得到聚[2，5- 二羥基-1，4-苯撐吡啶并二咪唑]聚合物；所述的預(yù)聚合物在雙螺桿擠出機中的反應(yīng)時間為10~60min，所述的雙螺桿擠出機按照從進料口至出料口的順序設(shè)置有三個溫區(qū)，分別為 160 ~180°C、180 ~190°C和 190 ~200°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚[2，5-二羥基-1，4-苯撐吡啶并二咪唑]聚合物的制備方法，其特征在于:在步驟A中，所述的多聚磷酸中含五氧化二磷的質(zhì)量濃度為80~86%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚[2，5-二羥基-1，4-苯撐吡啶并二咪唑]聚合物的制備方法，其特征在于:在步驟A中，所述的充分混合是指在80°C下充分混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的一種聚[2，5-二羥基-1，4-苯撐吡啶并二咪唑]聚合物的制備方法，其特征在于:在步驟A中，所述的進行預(yù)聚合反應(yīng)是指在100~120°C下反應(yīng)6~10h，再升溫至140~180°C反應(yīng)4~6h。
5.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的一種聚[2，5-二羥基-1，4-苯撐吡啶并二咪唑]聚合物的制備方法，其特征在于:在步驟B中，所述的雙螺桿擠出機的螺桿直徑為20~180mm，螺桿長徑比為20~50:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種聚[2，5-二羥基-1，4-苯撐吡啶并二咪唑]聚合物的制備方法，其特征在于:在步驟B中，所述的雙螺桿擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速為5~100r/min，擠出壓力為I~20MPa，雙螺桿擠出機內(nèi)真空度為-0.01~-0.095MPa。
【文檔編號】D01F6/74GK103601886SQ201310617589
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】趙亮, 嚴家策, 付興偉, 范新年, 許偉, 黃治川 申請人:中藍晨光化工研究設(shè)計院有限公司