CN113105624A - 一种芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于新材料技术领域，涉及一种芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法，以对苯二甲酰氯或间苯二甲酰氯为第一反应单体，以对苯二胺和间苯二胺的共混物为第二反应单体，采用低温溶液聚合法，利用双螺杆作为聚合反应器，合成出均匀无颗粒的芳纶1314共聚沉析原液；在沉析剂的作用下，借助沉析机强烈的机械剪切制备出尺寸可调的带状、丝状或薄膜状沉析纤维；本发明首次通过双螺杆聚合和沉析机剪切，实现了芳纶1314共聚沉析纤维连续化生产，实现沉析纤维大批量连续制备，可操控性强，设备简单，未使用助溶剂及酸吸收剂，避免了后续大量水洗和碱中和过程，极大提高了生产的稳定性和连续性。

Description

一种芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体提供了一种芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法。
背景技术
对位芳纶纤维分子链中含有刚性的苯环和强极性的酰胺键，分子链间具有强烈的氢键作用，其结构简单对称，排列规整，具有高强度、高模量和耐高温等优异性能，广泛应用于特种服装、航空航天、体育用品、电缆和复合材料等领域。
间位芳纶纤维分子链是一种排列规整的锯齿型大分子结构，氢键在晶体中以格子状排列的形式位于晶体的两个平面，使其具有超强的阻燃性和杰出的电绝缘性能。分子内部的旋转位能相对不高且共价键没有共轭效应，大分子链呈现出柔性结构，在芳纶纤维复合抄纸方面表现良好的粘合和抱合性能，可以显著提高纸张及复合材料的强度和撕裂性能。
间位-对位(芳纶1314)共聚沉析纤维的制备，可以实现对位芳纶高强度、高模量和耐高温的优异性能与间位芳纶阻燃性和电绝缘性能的有机结合，从分子结构层面改善芳纶纤维的性能，拓宽芳纶纤维的应用范围。
目前，芳纶共聚主要集中在芳纶II分子链中引入第三反应单体或其它活性基团，以改善芳纶II的溶剂溶解、界面结合等性能。李双江等采用低温溶液缩聚法，将4,4’-二氨基二苯醚引入对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)分子中，制备出高粘度的可直接纺丝的PPTA原液；CN2014357939A通过共聚的方式在芳纶II 分子链上引入了含氯基团和杂环单元，以提高纤维与树脂的结合力； CN101851809A通过在芳纶II分子链上引入第三单体5(6)-胺基-2-(4-胺基苯基)苯并咪唑制备纺丝原液，以便于直接进行干法纺丝。上述芳纶共聚纤维的制备技术，局限于实验室内研究，很难实现工业化连续生产。
专利CN 110055819 A，一种对位间位共聚芳纶纸的制备方法中所提到对位间位共聚物的制备方法，存在反应时间长，批次产量小，无法连续生产的问题，因此，设备简单、工艺流程短、生产成本低、可规模化生产的芳纶共聚1314沉析纤维技术对于本领域而言具有重要意义。
发明内容
本发明针对上述技术存在的空白，提供了一种芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法，以对苯二甲酰氯或间苯二甲酰氯为第一反应单体，以对苯二胺和间苯二胺的共混物为第二反应单体，采用低温溶液聚合法，利用双螺杆作为聚合反应器，合成出均匀无颗粒的芳纶1314共聚沉析原液；在沉析剂的作用下，借助沉析机强烈的机械剪切制备出尺寸可调的带状、丝状或薄膜状沉析纤维；本发明首次通过双螺杆聚合和沉析机剪切，实现了芳纶1314共聚沉析纤维连续化生产，实现沉析纤维大批量连续制备，可操控性强，设备简单，未使用助溶剂及酸吸收剂，避免了后续大量水洗和碱中和过程，极大提高了生产的稳定性和连续性。
本发明在本领域中首次利用双螺杆挤出机作为主反应器，内部结构中同时有聚合区和分散区，其中反应区主要用于PPTA的聚合，分散区用于快速将PPTA 聚合体分散成宏观均匀的流体；同时利用沉析机作为高速剪切设备，设备中同时配套有进料口、出料口；双螺杆挤出机、沉析机的配套使用，一方面可实现聚合反应的连续性，另一方面提高共聚物的均匀性。从而实现沉析纤维大批量连续制备，可操控性强，设备简单，未使用助溶剂及酸吸收剂，避免了后续大量水洗和碱中和过程，极大提高了生产的稳定性和连续性。
本发明的具体技术方案如下：
一种芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法，以对苯二甲酰氯或间苯二甲酰氯为第一反应单体，以对苯二胺和间苯二胺的共混物为第二反应单体，采用低温溶液聚合法，利用双螺杆作为聚合反应器，合成出均匀无颗粒的芳纶1314共聚沉析原液；之后在沉析剂的作用下，借助沉析机强烈的机械剪切制备出尺寸可调的带状、丝状或薄膜状沉析纤维；
其具体步骤如下：
(1)配料：
(1-1)在混合罐中同时加入一定量的聚合反应溶剂和一定浓度的盐溶液，混合均匀后于减压蒸馏塔中脱水，得到合格的聚合反应溶液；
其中所述的聚合反应溶剂和盐溶液体积比为1:0.1～0.4；
所述的聚合反应溶液，水含量控制在100ppm以下，其中的盐质量浓度为 5～10％；
(1-2)将上述步骤(1-1)获得的聚合反应溶液于暂存罐中冷却至0～25℃，通入氮气保护，边搅拌边加入反应单体A，完全溶解后得到A溶液，将A溶液的温度降低到-5～25℃；
所述的反应单体A为对苯二胺、间苯二胺的共混物，其中对苯二胺、间苯二胺的摩尔比为2～8：8～2，在A溶液中的对苯二胺、间苯二胺的共混物的摩尔浓度0.1～0.6mol/L；
(1-3)将另一反应单体B于暂存罐中在一定温度下熔化成熔体B，恒温保存备用；
所述的单体B为对苯二甲酰氯或间苯二甲酰氯；
(2)聚合：
(2-1)将上述步骤(1)制备的A溶液和B熔体，分别通过输送泵输送至混合器处进行充分混合，得到混合液，其中单体A和单体B的摩尔配比为 A:B＝1:1～1.02；
(2-2)将上述步骤(2-1)的混合液输送至双螺杆反应器中进行聚合，双螺杆反应器的长径比为30～80，转速为100～600rpm，螺杆温度控制在90℃以下，聚合反应时间控制在5s～5min以内；优选控制聚合反应时间为1-5min；
(3)分散：
将计量好的分散剂输送至上述步骤(2)的双螺杆反应器的分散区域，使共聚物在螺杆内分散均匀均匀，得到均匀的聚合物溶液；
所述双螺杆反应器的分散区域，与反应区长度比为1:3，分散区转速与反应区相同；
(4)成纤：
将计量好的沉析剂和步骤(3)中的聚合物溶液，通过输送管线同时加入沉析机中，在强烈的机械剪切作用下得到尺寸均匀无颗粒的沉析纤维，洗净脱水后备用，沉析纤维固含量2％～10％。
其中(1-1)所述的盐溶液为氯化钙水溶液，浓度在25～40wt％，所述的聚合反应溶剂为N-甲基吡咯烷酮或N，N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜或任意比例的混合物。
步骤(2)中双螺杆反应器为双螺杆挤出机，选自南京杰亚双螺杆挤出机，具体型号为SHJ-72高效能双螺杆挤出机。
步骤(3)分散中分散剂加入的质量为步骤(1-1)中所用聚合反应溶剂体积的2～8倍，所述分散剂与聚合反应溶剂相同。
步骤(4)成纤中所述的沉析剂为水、聚合反应溶剂或二者的任意比例混合物，所述沉析剂的用量为步骤(1-1)中所用聚合反应溶剂的5～20倍。
步骤(4)所采用的沉析机选自太仓希德XLC2000/5芳纶沉析机。
上述所采用的双螺杆聚合反应器是一阶机，内部结构上具有反应区和分散区。反应区主要用于PPTA的聚合，主要由输送、混合和剪切元件组成；在PPTA 反应凝胶之后并在彻底硬化之前进入分散区。分散区主要由增强剪切和输送元件组成，用于快速将PPTA聚合体分散成宏观均匀的流体；
本发明所采用的双螺杆聚合反应器也就是双螺杆挤出机的结构简图(图1) 中，1-6区为反应区，7-8区为分散区；
所述的沉析机是盘式沉析机，由控制柜、高速旋转的转子、静止的定子以及它们间的间隙组成。聚合物溶液在间隙中与凝固剂相遇发生沉析，同时被高速剪切成各种形态的沉析物。聚合物溶液的进口，通常设置在剪切速率最大的位置，便于聚合物液滴的分散和沉析纤维的成型。控制柜控制剪切频率为 0～50Hz。
通过上述方式制备获得的尺寸均匀无颗粒的沉析纤维，其外形为带状、丝状或薄膜状沉析纤维，纤维直径控制在10～500μm，长度可控制在10mm以下。
综上所述，本发明与现有技术相比利用双螺杆作为主反应器，一方面提高共聚物的均匀性，另一方面可实现聚合反应的连续性，从而实现沉析纤维大批量连续制备，可操控性强，设备简单，未使用助溶剂及酸吸收剂，避免了后续大量水洗和碱中和过程，极大提高了生产的稳定性和连续性。
附图说明
图1为本发明所采用的双螺杆聚合反应器的结构简图，
图中1-6区为反应区，7-8区为分散区，8区后连接有沉析机进料口；
图2为实施例1中带状沉析纤维形貌灰度图，
由图可见，所获得的沉析纤维主要为带状结构，纤维直径在100μm以下，长度可达2mm；
图3为实施例3中丝状沉析纤维形貌灰度图，
由图可见，所获得的沉析纤维主要为丝状结构，纤维直径在50μm以下，长度可达0.5mm；
图4为实施例5中薄膜状沉析纤维形貌灰度图，
由图可见，所获得的沉析纤维主要为薄膜状结构，纤维直径在500μm以下，长度可达1mm。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围，除特殊说明外，下述实施例中均采用常规现有技术完成。下述实施例所采用双螺杆反应器为双螺杆挤出机，选自南京杰亚双螺杆挤出机，具体型号为SHJ-72高效能双螺杆挤出机，其中1-6区为反应区，7-8区为分散区，8区后连接有沉析机进料口，分散区与反应区长度比为1:3，分散区转速与反应区相同；所采用的沉析机选自太仓希德 XLC2000/5芳纶沉析机。
实施例1
一种芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)配料：
(1-1)在混合罐中同时加入一定量的聚合反应溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP) 和浓度为32％的氯化钙水溶液，聚合反应溶剂和盐溶液体积比为1:0.1，混合均匀后于减压蒸馏塔中脱水，得到含水量为55ppm、盐浓度为5wt％的聚合反应溶液；
(1-2)将上述步骤(1-1)脱水塔中的聚合反应溶液于暂存罐中冷却至15 ℃，通入氮气保护，边搅拌边加入反应单体对苯二胺、间苯二胺，二者配比为 4:6，完全溶解后得到对苯二胺、间苯二胺的混合溶液A，摩尔浓度为0.2mol/L，将A溶液的温度降低到15℃；
(1-3)将另一反应单体B对苯二甲酰氯，于暂存罐中在115℃下熔化成熔体B，恒温保存备用；
(2)聚合：
(2-1)将上述步骤(1)制备的A溶液和B熔体，分别通过输送泵输送至混合器处进行充分混合，得到混合液，A溶液中的单体摩尔量和B熔体的加入摩尔配比为A:B＝1:1.012；
(2-2)将上述步骤(2-1)的混合液输送至双螺杆反应器中进行聚合，双螺杆反应器的长径比为45，转速为150rpm，螺杆温度最高控制在90℃以下，聚合反应时间3min。
(3)分散：
将N-甲基吡咯烷酮(NMP)输送至上述步骤(2)的双螺杆反应器的分散区域，使共聚物在螺杆内分散均匀，得到均匀的聚合物溶液。N-甲基吡咯烷酮加入的质量为步骤(1-1)中所用N-甲基吡咯烷酮质量的3倍；
(4)成纤：
将计量的除盐水和步骤(3)中双螺杆出口的共聚物同时加入沉析机中，在强烈的机械剪切作用下得到尺寸均匀无颗粒的沉析纤维，洗净脱水后备用，沉析纤维固含量4％。所述沉析剂的用量为步骤中所用N-甲基吡咯烷酮质量的5 倍，沉析机控制柜控制剪切频率为30Hz。
本方法沉析纤维主要为带状结构，纤维直径在100μm以下，长度可达2mm (如图2所示)。
实施例2
一种芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)配料：
(1-1)在混合罐中同时加入一定量的聚合反应溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP) 和浓度为38％的氯化钙水溶液，聚合反应溶剂和盐溶液体积比为1:0.2，混合均匀后于减压蒸馏塔中脱水，得到含水量为78ppm、盐浓度为6wt％的聚合反应溶液；
(1-2)将上述步骤(1-1)脱水塔中的聚合反应溶液于暂存罐中冷却至15 ℃，通入氮气保护，边搅拌边加入反应单体对苯二胺、间苯二胺，二者配比为 5:5，完全溶解后得到对苯二胺、间苯二胺的混合溶液A，摩尔浓度为0.2mol/L，将A溶液的温度降低到10℃；
(1-3)将用于制备芳纶1314共聚沉析纤维的另一反应单体对苯二甲酰氯，于暂存罐中在一定温度下熔化成熔体，恒温保存备用，溶解温度为115℃；
(2)聚合：
(2-1)将上述步骤(1)制备的A溶液和B熔体，分别通过输送泵输送至混合器处进行充分混合，得到混合液，溶液A中的单体摩尔量和单体B的加入摩尔配比为A:B＝1:1.009；
(2-2)将上述步骤(2-1)的混合液输送至双螺杆反应器中进行聚合，双螺杆反应器的长径比为45，转速为200rpm，螺杆最高温度控制在80℃，聚合反应时间2min；
(3)分散：
将计量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)输送至上述步骤(2)的双螺杆反应器的分散区域，使共聚物在螺杆内分散均匀，得到均匀的聚合物溶液。分散剂加入的质量为步骤(1-1)中所用N-甲基吡咯烷酮(NMP)质量的5倍；
(4)成纤：
将计量的除盐水和步骤(3)中双螺杆出口的共聚物同时加入沉析机中，在强烈的机械剪切作用下得到尺寸均匀无颗粒的沉析纤维，洗净脱水后备用，沉析纤维固含量4％。沉析剂的用量为步骤中所用N-甲基吡咯烷酮(NMP)质量的10倍，沉析机控制柜控制剪切频率为40Hz。
本方法沉析纤维主要为薄膜状结构，纤维直径在500μm以下，长度可达 5mm。
实施例3
一种芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)配料：
(1-1)在混合罐中同时加入一定量的聚合反应溶剂N，N-二甲基乙酰胺 (DMAc)和浓度为38％的氯化钙水溶液，聚合反应溶剂和盐溶液体积比为1:0.3，混合均匀后于减压蒸馏塔中脱水，得到含水量为81ppm、盐浓度为7wt％的聚合反应溶液；
(1-2)将上述步骤(1-1)脱水塔中的聚合反应溶液于暂存罐中冷却至15 ℃，通入氮气保护，边搅拌边加入反应单体对苯二胺、间苯二胺，二者配比为 7:3，完全溶解后得到苯二胺、间苯二胺的混合溶液A，摩尔浓度为0.2mol/L；
(1-3)将用于制备芳纶1314共聚沉析纤维的另一反应单体对苯二甲酰氯，于暂存罐中在一定温度下熔化成熔体，恒温保存备用，溶解温度为110℃；
(2)聚合：
(2-1)将上述步骤(1)制备的A溶液和B熔体，分别通过输送泵输送至混合器处进行充分混合，得到混合液，溶液A中的单体摩尔量和单体B的加入摩尔配比为A:B＝1:1.012；
(2-2)将上述步骤(2-1)的混合液输送至双螺杆反应器中进行聚合，双螺杆反应器的长径比为55，转速为300rpm，螺杆最高温度控制在85℃，聚合反应时间1.5min；
(3)分散：
将计量的N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)输送至上述步骤(2)的双螺杆反应器的分散区域，使共聚物在螺杆内分散均匀，得到均匀的聚合物溶液。分散剂加入的质量为步骤(1-1)中N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)质量的2～8倍；
(4)成纤：
将计量的除盐水和步骤(3)中双螺杆出口的共聚物同时加入沉析机中，在强烈的机械剪切作用下得到尺寸均匀无颗粒的沉析纤维，洗净脱水后备用，沉析纤维固含量5％。所述沉析剂的用量为步骤(1-1)中N，N-二甲基乙酰胺 (DMAc)质量的3倍，沉析机控制柜控制剪切频率为50Hz。
本方法沉析纤维主要为丝状结构，纤维直径在50μm以下，长度可达0.5mm (如图3所示)。
实施例4
一种芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)配料：
(1-1)在混合罐中同时加入一定量的聚合反应溶剂二甲基亚砜(DMSO) 和浓度为35％的氯化钙水溶液，聚合反应溶剂和盐溶液体积比为1:0.2，混合均匀后于减压蒸馏塔中脱水，得到含水量为21ppm、盐浓度为6wt％的聚合反应溶液；
(1-2)将上述步骤(1-1)脱水塔中的聚合反应溶液于暂存罐中冷却至20 ℃，通入氮气保护，边搅拌边加入反应单体对苯二胺，完全溶解后得到对苯二胺溶液A，摩尔浓度为0.3mol/L，将A溶液的温度降低到15℃；
(1-3)将用于制备芳纶1314共聚沉析纤维的另一反应单体对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯，二者配比4:6，分别于暂存罐中在一定温度下熔化成熔体，对苯二甲酰氯溶解温度110℃，间苯二甲酰氯的溶解温度为55℃；
(2)聚合：
(2-1)将上述步骤(1)制备的A溶液和B熔体，分别通过输送泵输送至混合器处进行充分混合，得到混合液，溶液A中的单体摩尔量和单体B的加入摩尔配比为A:B＝1:1.010；
(2-2)将上述步骤(2-1)的混合液输送至双螺杆反应器中进行聚合，双螺杆反应器的长径比为45，转速为180rpm，螺杆最高温度控制在80℃,聚合反应时间5min；
(3)分散：
将计量的二甲基亚砜(DMSO)输送至上述步骤(2)的双螺杆反应器的分散区域，使共聚物在螺杆内分散均匀，得到均匀的聚合物溶液。分散剂加入的质量为步骤(1-1)中二甲基亚砜(DMSO)质量的3倍；
(4)成纤：
将计量的除盐水和步骤(3)中双螺杆出口的共聚物同时加入沉析机中，在强烈的机械剪切作用下得到尺寸均匀无颗粒的沉析纤维，洗净脱水后备用，沉析纤维固含量5％。所述沉析剂的用量为步骤(1-1)中二甲基亚砜(DMSO)质量的8倍，沉析机控制柜控制剪切频率为35Hz。
本方法沉析纤维主要为带状结构，纤维直径在100μm以下，长度可达5mm。
实施例5
一种芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)配料：
(1-1)在混合罐中同时加入一定量的聚合反应溶剂N，N-二甲基乙酰胺 (DMAc)和浓度为30％的氯化钙水溶液，聚合反应溶剂和盐溶液体积比为1:0.4，混合均匀后于减压蒸馏塔中脱水，得到含水量为35ppm、盐浓度为8wt％的聚合反应溶液；
(1-2)将上述步骤(1-1)脱水塔中的聚合反应溶液于暂存罐中冷却至0～25 ℃，通入氮气保护，边搅拌边加入间苯二胺，完全溶解后得到A溶液，摩尔浓度为0.2mol/L，将A溶液的温度降低到15℃；
(1-3)将用于制备芳纶1314共聚沉析纤维的另一反应单体对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯，摩尔配比为5:5，分别于暂存罐中在一定温度下熔化成熔体,，恒温保存备用，对苯二甲酰氯的溶解温度为110℃，间苯二甲酰氯的溶解温度55 ℃；
(2)聚合：
(2-1)将上述步骤(1)制备的A溶液和B熔体，分别通过输送泵输送至混合器处进行充分混合，得到混合液，溶液A中的单体摩尔量和单体B的加入摩尔配比为A:B＝1:1.010；
(2-2)将上述步骤(2-1)的混合液输送至双螺杆反应器中进行聚合，双螺杆反应器的长径比为60，转速为290rpm，螺杆最高温度控制在85℃,聚合反应时间2.5min；
(3)分散：
将计量的N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)输送至上述步骤(2)的双螺杆反应器的分散区域，使共聚物在螺杆内分散均匀，得到均匀的聚合物溶液。分散剂加入的质量为步骤(1-1)中N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)质量的2倍；
(4)成纤：
将计量的15％DMAc水溶液和步骤(3)中双螺杆出口的共聚物同时加入沉析机中，在强烈的机械剪切作用下得到尺寸均匀无颗粒的沉析纤维，洗净脱水后备用，沉析纤维固含量6％。所述沉析剂的用量为步骤(1-1)中N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)质量的10倍，沉析机控制柜控制剪切频率为30Hz。
本方法沉析纤维主要为薄膜状结构，纤维直径在500μm以下，长度可达 1mm(如图4所示)。
实施例6
一种芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)配料：
(1-1)在混合罐中同时加入一定量的聚合反应溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP) 和浓度为30％的氯化钙水溶液，聚合反应溶剂和盐溶液体积比为1:0.4，混合均匀后于减压蒸馏塔中脱水，得到含水量为71ppm、盐浓度为8wt％的聚合反应溶液；
(1-2)将上述步骤(1-1)脱水塔中的聚合反应溶液于暂存罐中冷却至15 ℃，通入氮气保护，边搅拌边加入反应单体对苯二胺和间苯二胺，二者摩尔配比为6:4，完全溶解后得到共混溶液A，摩尔浓度为0.4mol/L，将A溶液的温度降低到12℃；
(1-3)将用于制备芳纶1314共聚沉析纤维的另一反应单体对苯二甲酰氯，于暂存罐中在一定温度下熔化成熔体，恒温保存备用，对苯二甲酰氯溶解温度 105℃；
(2)聚合：
(2-1)将上述步骤(1)制备的A溶液和B熔体，分别通过输送泵输送至混合器处进行充分混合，得到混合液，溶液A中的单体摩尔量和单体B的加入摩尔配比为A:B＝1:1.100；
(2-2)将上述步骤(2-1)的混合液输送至双螺杆反应器中进行聚合，双螺杆反应器的长径比为55，转速为500rpm，螺杆最高温度控制在75℃,聚合反应时间2.2min；
(3)分散：
将计量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)输送至上述步骤(2)的双螺杆反应器的分散区域，使共聚物在螺杆内分散均匀，得到均匀的聚合物溶液。分散剂加入的质量为步骤(1-1)中N-甲基吡咯烷酮(NMP)质量的4倍；
(4)成纤：
将计量的10％NMP水溶液和步骤(3)中双螺杆出口的共聚物同时加入沉析机中，在强烈的机械剪切作用下得到尺寸均匀无颗粒的沉析纤维，洗净脱水后备用，沉析纤维固含量6％。所述沉析剂的用量为步骤(1-1)中N-甲基吡咯烷酮(NMP)质量的15倍。
本方法沉析纤维主要为丝状结构，纤维直径在20μm以下，长度可达 0.5mm。

Claims (8)

1.一种芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法，其特征在于：
以对苯二甲酰氯或间苯二甲酰氯为第一反应单体，以对苯二胺和间苯二胺的共混物为第二反应单体，采用低温溶液聚合法，利用双螺杆作为聚合反应器，合成出均匀无颗粒的芳纶1314共聚沉析原液；之后在沉析剂的作用下，借助沉析机强烈的机械剪切制备出尺寸可调的带状、丝状或薄膜状沉析纤维。
2.根据权利要求1所述芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法，其特征在于：
其具体步骤如下：
(1)配料：
(1-1)在混合罐中同时加入一定量的聚合反应溶剂和一定浓度的盐溶液，混合均匀后于减压蒸馏塔中脱水，得到合格的聚合反应溶液；
其中所述的聚合反应溶剂和盐溶液体积比为1:0.1～0.4；
所述的聚合反应溶液，水含量控制在100ppm以下，其中的盐质量浓度为5～10％；
(1-2)将上述步骤(1-1)获得的聚合反应溶液于暂存罐中冷却至0～25℃，通入氮气保护，边搅拌边加入反应单体A，完全溶解后得到A溶液，将A溶液的温度降低到-5～25℃；
所述的反应单体A为对苯二胺、间苯二胺的共混物，其中对苯二胺、间苯二胺的摩尔比为2～8：8～2，在A溶液中的对苯二胺、间苯二胺的共混物的摩尔浓度0.1～0.6mol/L；
(1-3)将另一反应单体B于暂存罐中在一定温度下熔化成熔体B，恒温保存备用；
所述的单体B为对苯二甲酰氯或间苯二甲酰氯；
(2)聚合：
(2-1)将上述步骤(1)制备的A溶液和B熔体，分别通过输送泵输送至混合器处进行充分混合，得到混合液，其中单体A和单体B的摩尔配比为A:B＝1:1～1.02；
(2-2)将上述步骤(2-1)的混合液输送至双螺杆反应器中进行聚合，双螺杆反应器的长径比为30～80，转速为100～600rpm，螺杆温度控制在90℃以下，聚合反应时间控制在5s～5min；
(3)分散：
将计量好的分散剂输送至上述步骤(2)的双螺杆反应器的分散区域，使共聚物在螺杆内分散均匀均匀，得到均匀的聚合物溶液；
所述双螺杆反应器的分散区域，与反应区长度比为1:3，分散区转速与反应区相同；
(4)成纤：
将计量好的沉析剂和步骤(3)中的聚合物溶液，通过输送管线同时加入沉析机中，在强烈的机械剪切作用下得到尺寸均匀无颗粒的沉析纤维，洗净脱水后备用，沉析纤维固含量2％～10％。
3.根据权利要求1所述芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法，其特征在于：
其中步骤(1-1)所述的盐溶液为氯化钙水溶液，浓度在25～40wt％，
所述的聚合反应溶剂为N-甲基吡咯烷酮或N，N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜或任意比例的混合物。
4.根据权利要求1所述芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(2)中双螺杆反应器为双螺杆挤出机，选自南京杰亚双螺杆挤出机，具体型号为SHJ-72高效能双螺杆挤出机。
5.根据权利要求1所述芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(2)中聚合反应时间控制在1～5min。
6.根据权利要求1所述芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(3)分散中分散剂加入的质量为步骤(1-1)中所用聚合反应溶剂体积的2～8倍，所述分散剂与聚合反应溶剂相同。
7.根据权利要求1所述芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(4)成纤中所述的沉析剂为水、聚合反应溶剂或二者的任意比例混合物，所述沉析剂的用量为步骤(1-1)中所用聚合反应溶剂的5～20倍。
8.根据权利要求1所述芳纶1314共聚沉析纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(4)所采用的沉析机选自太仓希德XLC2000/5芳纶沉析机。
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