CN103408752A - 一种聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物制备方法，在聚合反应釜中加入酰胺类极性有机溶剂，投入间苯二胺进行溶解，温度20~60℃，溶解充分后连续加入间苯二甲酰氯，发生聚合反应，反应过程放热，通过冷媒把体系温度控制在20~40℃，反应完成后，用碱土金属氧化物或者氢氧化物对胶体进行中和，制得聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物。本发明制备方法是不需要低温（-20℃~10℃）的生产方法，并且生产设备投资少，生产过程稳定，工艺点控制点少，胶体聚合物性能稳定，质量优良。
Description
技术领域：
本发明涉及聚合物材料制作技术领域，具体地说涉及一种可以在常温下生产的聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物的制备方法。
背景技术：
聚间苯二甲酰间苯二胺纤维又称芳纶1313，由于它具有耐高温、高强度、高模量及变形小的特性，兼备了钢丝、人造丝、锦纶的优异性能，有着“合成钢丝”之称，芳纶1313以其优异的性能被广泛应用于航天航空、机电、建筑、汽车、体育用品等国民经济的各方面。
目前国内常用的聚合方法为低温溶液聚合，该方法主要分为两个步骤：（1）间苯二胺和间苯二甲酰氯在酰胺类溶剂中于低温下聚合生成聚间苯二甲酰间苯二胺，同时生成副产物氯化氢；步骤（2）用碱土金属化合物中和步骤（1）中的氯化氢，中和反应后得到聚合物溶液。如中国专利CN100455706C公开的制备方法中，低温溶液聚合温度要求达到-20~0℃；申请号为201110227125.4的中国发明专利中低温溶液聚合温度要求达到-10℃以下；申请号为201210138473.9的中国发明专利中低温溶液聚合时溶有间苯二胺溶液温度要求降到0℃以下；中国专利CN1265034C公开的制备方法中间苯二胺和间苯二甲酰氯预聚合温度为-20~10℃。上述公开的制备方法中由于聚合反应时温度较低，对冷冻体系要求高，因此生产设备投资大，工艺控制点也较多。
发明内容：
本发明的目的是提供一种聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物的制备方法，该制备方法可以在常温下生产，产品性能稳定，质量优良。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）间苯二胺溶解：控制反应温度为20~60℃，将间苯二胺溶解在酰胺类极性有机溶剂里面；
（2）常温聚合反应：控制反应温度为20~40℃，加入间苯二甲酰氯进行聚合反应生成聚间苯二甲酰间苯二胺，同时生成副产物氯化氢；
（3）中和反应：用碱土金属氧化物或氢氧化物和上述产生的氯化氢进行中和反应，中和得到的碱土金属氯化物溶解于聚合溶液中，制得聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物。
作为上述技术方案的优选，步骤（1）中所述的酰胺类极性有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺或N-甲基-2-吡咯烷酮。
作为上述技术方案的优选，所述的碱土金属氧化物是CaO或MgO；氢氧化物是Ca(OH)2或Mg(OH)2。
作为上述技术方案的优选，所述的中和反应温度为低于70℃。
作为上述技术方案的优选，所制备的胶体聚合物的浓度=7-16wt%，[η]=1.3-2.2，PH值=6-7.5。
本发明的有益效果在于：本发明提供的聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物制备方法，不需要低温（-20℃~10℃）的生产方法，并且生产设备投资少，生产过程稳定，工艺点控制点少，胶体聚合物性能稳定，质量优良。
本发明聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物的制备方法中，聚合反应是在经过特定设计的反应釜内进行。该反应釜带搅拌，容量是1000L-5000L，搅拌的速度是100-500rpm，搅拌桨的设计必须是能使物料进行上下有效的翻滚。反应釜有夹套，夹套通冷媒。
由于本发明的聚合的温度可以在20~40℃下进行，所以对冷冻体系的要求不苛刻。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。本发明中[η]为比浓对数粘度，单位是ml/g。
实施例1：在带有搅拌和夹套的釜式反应器中，在20~60℃下将1份重量的聚合级间苯二胺加到9.7份重量的干燥的N，N-二甲基乙酰胺中，把温度控制在20~30℃，连续慢慢的加入1.88份重量的聚合级间苯二甲酰氯进行聚合反应，生成的氯化氢用0.68份重量的氢氧化钙连续中和反应，控制温度低于70℃，反应生成的聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物，聚合物的浓度=15.2wt%，[η]=1.92，PH值=6.5；聚合物浅黄透明，质量良好。
对比实施例1：在带有搅拌和夹套的釜式反应器中，在20~60℃下将1份重量的聚合级间苯二胺加到9.7份重量的干燥的N，N-二甲基乙酰胺中，把温度控制在-10~0℃，连续慢慢的加入1.88份重量的聚合级间苯二甲酰氯进行聚合反应，生成的氯化氢用0.68份重量的氢氧化钙连续中和反应，控制温度低于70℃，反应生成的聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物，聚合物的浓度=15.2wt%，[η]=1.88，PH值=6.7；聚合物浅黄透明，质量良好。
实施例2：在带有搅拌和夹套的釜式反应器中，在20~60℃下将1份重量的聚合级间苯二胺加到9.7份重量的干燥的N，N-二甲基乙酰胺中，把温度控制在30~40℃，连续慢慢的加入1.88份重量的聚合级间苯二甲酰氯进行聚合反应，生成的氯化氢用0.68份重量的氢氧化钙连续中和反应，控制温度低于70℃，反应生成的聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物，聚合物的浓度=15.2wt%，[η]=1.7，PH值=6.9；聚合物浅黄透明，质量良好。
实施例3：在带有搅拌和夹套的釜式反应器中，在20~60℃下将1份重量的聚合级间苯二胺加到9.7份重量的干燥的N-甲基-2-吡咯烷酮中，把温度控制在20~30℃，连续慢慢的加入1.88份重量的聚合级间苯二甲酰氯进行聚合反应，生成的氯化氢用0.68份重量的氢氧化钙连续中和反应，控制温度低于70℃，反应生成的聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物，聚合物的浓度=15.2wt%，[η]=2.2，PH值=6.79；聚合物浅黄透明，质量良好。
Claims (5)
1.一种聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）间苯二胺溶解：控制反应温度为20~60℃，将间苯二胺溶解在酰胺类极性有机溶剂里面；
（2）常温聚合反应：控制反应温度为20~40℃，加入间苯二甲酰氯进行聚合反应生成聚间苯二甲酰间苯二胺，同时生成副产物氯化氢；
（3）中和反应：用碱土金属氧化物或氢氧化物和上述产生的氯化氢进行中和反应，中和得到的碱土金属氯化物溶解于聚合溶液中，制得聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物。
2.根据权利1所述的聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的酰胺类极性有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺或N-甲基-2-吡咯烷酮。
3.根据权利1所述的聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物的制备方法，其特征在于：所述的碱土金属氧化物是CaO或MgO；氢氧化物是Ca(OH)2或Mg(OH)2。
4.根据权利1所述的聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物的制备方法，其特征在于：所述的中和反应温度为低于70℃。
5.根据权利1所述的聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维胶体聚合物的制备方法，其特征在于：所制备的胶体聚合物的浓度=7-16wt%，[η]=1.3-2.2，PH值=6-7.5。
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