CN101397696A - 抗紫外老化聚对苯撑苯并二噁唑(pbo)纤维的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及抗紫外老化聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维的制备方法，包括：将4，6－二氨基间苯二酚盐酸盐DAR，对苯二甲酸TA，五氧化二磷P₂O₅，多聚磷酸PPA，其中DAR与TA的摩尔比为1∶1；在惰性气体保护下，加热溶解，加入抗紫外剂TM，然后在0.2－1.0MPa下，110－120℃反应5－7小时，撤除反应釜内压力，在真空下反应6－7小时；然后将反应物料采用双螺杆或单螺杆挤出机挤出，采用干喷湿纺工艺。本发明所得的PBO纤维提高了耐紫外性能，同时不会影响PBO纤维的力学性能，改善和提高了PBO纤维及其复合材料的光稳定性能。

Description

抗紫外老化聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维的制备方法

技术领域

本发明属聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维的制备领域，特别是涉及抗紫外老化聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维的制备方法。

背景技术

聚对苯撑苯并二噁唑纤维，(简称PBO纤维，下同)是目前高性能纤维领域中，综合性能最为优异的高性能纤维之一，具有优良的力学性能、耐热、阻燃性能、耐溶剂性能等。如以PBO纤维“

”为例，其拉伸强度为5.8GPa，拉伸模量为300GPa，分别是PPTA纤维的两倍，Zylon还具有优异的热稳定性(热分解温度高达650℃)和阻燃性(LOI＝68)。PBO纤维在航空航天、防护材料、国防军事、运动器材等方面有十分广阔的应用前景和重要的应用价值，有着其它材料不可替代的作用。

PBO纤维虽然具有较好的力学性能和耐热性能，但PBO纤维在紫外-可见光照射下，纤维的力学性能会出现较大幅度的下降，这极大地影响或限制了PBO纤维在先进复合材料领域中的应用。为此，如何提高PBO纤维的抗紫外老化性能成为亟需解决的关键问题。

发明内容

本发明所以解决的技术问题是提供抗紫外老化聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维的制备方法，本发明所得的PBO纤维提高了耐紫外性能，同时不会影响PBO纤维的力学性能。

本发明的抗紫外老化聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维的制备方法，包括：

将4，6-二氨基间苯二酚盐酸盐(DAR)，对苯二甲酸(TA)，五氧化二磷(P₂O₅)，多聚磷酸(PPA)，其质量比为1：0.779：2.781：7.988；在惰性气体保护下，加热至100℃溶解，加入抗紫外剂(TM)，然后在0.2MPa-1.0MPa下，110℃-120℃反应5-7小时，撤除反应釜内压力，脱除反应过程中产生的HCl，在140℃-150℃和20-100Pa的真空下反应6-7小时，得到含有抗紫外剂的PBO/PPA纺丝浆液；然后将纺丝浆液采用双螺杆或单螺杆挤出机挤出，采用干喷湿纺工艺，温度150℃-200℃，卷绕速度≤50m/min，然后水洗，干燥。所述的抗紫外剂的结构单元中含有苯并噁唑结构，其化学名为2-2’-二苯乙烯(二苯并噁唑)，化学结构式为：

抗紫外剂来源：伊士曼化学公司。

所述的在聚合反应中，TM的加入量为DAR质量的0.1％—0.5％。

本发明在PBO聚合过程中添加一定含量的抗紫外剂，通过原位聚合得到复合材料。本发明所使用的抗紫外剂的紫外特征吸收波段与PBO聚合物的紫外吸收波段相当。

有益效果

(1)本发明所得的PBO纤维提高了耐紫外性能，同时不会影响PBO纤维的力学性能；

(2)本方法改善和提高了PBO纤维及其复合材料的光稳定性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

对比例1

采用如专利ZL02160543.2中实施例3所公开的方法，在带有双螺旋搅拌器的2000ml反应釜中依次加入114.9g4，6-二氨基间苯二酚盐酸盐(DAR)、917.8g购买的P₂O₅浓度为80重量％的多聚磷酸(PPA)，89.55g粒径为5微米的对苯二甲酸(TA)和319.5gP₂O₅，密闭反应釜，通入氮气保护，启动搅拌器，转速为80rpm。

将反应釜内反应物料升温至50℃保持1小时，使物料初步混合，再缓慢升温至65℃，保持1小时使物料进一步溶解。

向反应釜内充入干燥的惰性气体，使反应釜内压力达到0.4MPa，同时升温至110℃，保持7小时，打开卸压阀，撤除反应釜内压力。

再将反应物料升温至150℃并抽真空至20Pa反应7小时，使HCl完全脱除，然后卸除反应釜内真空，停止搅拌并向反应釜内充入干燥的惰性气体，使反应釜内压力达到0.4MPa，打开出料阀，将物料转移至双螺杆挤出机中，采用喷丝孔直径为0.3mm，喷丝孔数为32的喷丝板于175℃进行纺丝，卷绕速度最高为50m/min。所得纤维进一步水洗除去残留的磷酸，于100℃真空烘箱中干燥1h。最后得到金黄色的，纤度为4.8dtex的PBO纤维，纤维的拉伸强度为3.4GPa，断裂伸长为5％。

将该PBO纤维于紫外光下照射100小时后，强度保持率为50％。

实施例1

采用如对比例1所述的方法进行聚合和纺丝，所不同的是在聚合体系中加入0.1149g的抗紫外剂TM，所制备的纤维纤度为4.8dtex，拉伸强度为3.3GPa，断裂伸长为5.1％。

将该PBO纤维于紫外光下照射100小时后，强度保持率为65％。

实施例2

采用如对比例1所述的方法进行聚合和纺丝，所不同的是在聚合体系中加入0.5745g的抗紫外剂TM，所制备的纤维纤度为4.6dtex，拉伸强度为3.4GPa，断裂伸长为4.8％。

将该PBO纤维于紫外光下照射100小时后，强度保持率为80％。

Claims (3)

1.抗紫外老化聚对苯撑苯并二噁唑PBO纤维的制备方法，包括：

将4，6-二氨基间苯二酚盐酸盐DAR，对苯二甲酸TA，五氧化二磷P₂O₅，多聚磷酸PPA其中质量比为1：0.779：2.781：7.988；在惰性气体保护下，加热至100℃溶解，加入抗紫外剂TM，然后在0.2MPa-1.0MPa下，110℃-120℃反应5-7小时，撤除反应釜内压力，在140℃-150℃和20Pa-100Pa的真空下反应6-7小时，得到有抗紫外剂的PBO/PPA纺丝浆液；然后将纺丝浆液采用双螺杆或单螺杆挤出机挤出，采用干喷湿纺工艺，温度150℃-200℃，卷绕速度≤50m/min，然后水洗，干燥。

2.根据权利要求1所述的抗紫外老化聚对苯撑苯并二噁唑PBO纤维的制备方法，其特征在于：所述的抗紫外剂的结构单元中含有苯并噁唑结构，其化学结构式为：

3.根据权利要求1所述的抗紫外老化聚对苯撑苯并二噁唑PBO纤维的制备方法，其特征在于：在聚合反应中，TM的加入量为DAR质量的0.1％—0.5％。