CN1795295A - 具有高相对粘度的对芳族聚酰胺非纤维性聚合物溶液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种非纤维性聚合物溶液，基本上由在一种混合物中的1－8重量％的对芳族聚酰胺组成，其芳族基团至少有50摩尔％未被取代，所述混合物为a)极性酰胺溶剂，选自N－甲基－2－吡咯烷酮，N，N’－二甲基甲酰胺，N，N’－二甲基乙酰胺，四甲基脲及其混合物；b)碱金属或碱土金属氯化物，其含量为相应于对芳族聚酰胺的每摩尔酰胺基团0.7摩尔到7.5重量％；以及c)水；其中至少有50重量％的所形成的盐酸已被中和以得到与未被中和的聚合物溶液相比动态粘度至少小了至少3倍的溶液。本发明还涉及它的制造方法以及用所述的聚合物溶液制造的对芳族聚酰胺浆液状纤维，纸和膜。

Description

具有高相对粘度的对芳族聚酰胺非纤维性聚合物溶液
本发明涉及一种在一种混合物中的对芳族聚酰胺非纤维性聚合物溶液，所述混合物是极性酰胺溶剂、水、碱金属或碱土金属氯化物，如氯化钙(CaCl2)或氯化锂(LiCl)的混合物，其中极性酰胺溶剂选自N-甲基-2-吡咯烷酮，N，N’-二甲基甲酰胺，N，N’-二甲基乙酰胺，四甲基脲及其混合物。本发明还涉及所述溶液的制备方法，所述聚合物溶液的纺丝方法，以及用所述溶液制成的对芳族聚酰胺浆液(pulp)、对芳族聚酰胺纸和对芳族聚酰胺膜。
背景技术
对位取代(para-oriented)的芳族聚酰胺是对位取代的芳族二胺单体和对位取代的芳族二酰卤单体的缩聚物(下文简称为“对芳族聚酰胺”)，因为其具有高强度、高弹性模量和高耐热性，至今已被用于多个领域，如纤维、浆液等等。作为对芳族聚酰胺的一个有代表性的成员，可以提及聚(对亚苯基对苯二甲酰胺)(下文简称为“PPTA”)。
至今，PPTA已经在极性酰胺溶剂/HMPA或极性酰胺溶剂/盐体系中以下列方式生产。因而，PPTA通过在极性酰胺溶剂中进行溶液聚合反应来制备。PPTA被沉淀、中和、水洗、干燥，被作为聚合物一次分离。之后，将聚合物溶解在溶剂中，并用湿法纺丝制成PPTA纤维。在该步骤中，因为PPTA不易溶于有机溶剂，所以浓硫酸被用作纺丝液溶剂。纺丝液通常显示出光学各向异性。
工业上，考虑到长纤维的性能，特别是强度和刚性，PPTA纤维用使用浓硫酸作为溶剂的纺丝液来进行生产。
按照现有的方法，浆液的生产是机械切割PPTA纤维，将短纤维分散在水中，用机械剪切的方法如打浆等来使分散的纤丝化，接下来过滤并干燥。在这样的方法中，聚合、纺丝和制浆各步骤之间是完全相互独立的。更确切的说，聚合步骤中使用极性酰胺溶剂，纺丝步骤中使用浓硫酸作为溶剂，制浆步骤中使用水作为分散介质。这对于工业生产来说是不经济的。
为此已经有了将聚合物直接纺制为浆液的尝试。在美国专利US4,959,453和US5,021,123中制备了一种含纤维的非流动的凝胶。在凝胶化之后产品必须通过进一步分散该组合物来分离，该分散通过在剧烈搅拌沉淀介质中稀释来进行，该沉淀介质包括用于聚合物的非溶剂。这种含纤维的凝胶很难纺丝，纤维的性能也不能被控制，并且已经公开挤出必须在压力和高温(即，90℃)下进行。此外，在US5,021,123的实施例A中公开了为获得浆液状纤维还要使用N-甲基吡咯烷。
在美国专利US3,673,143中，特别是在其实施例8、9中，制备了芳族聚酰胺溶液。在实施例9中氯取代对芳族聚酰胺溶解在N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中，没有添加碱金属或碱土金属氯化物。后者是多余的，因为氯取代对芳族聚酰胺在DMAc中可很好地溶解。然而，当使用未被取代，或对芳族聚酰胺有超过50摩尔％的芳族基团未被取代时，情况就不是这样了。众所周知的这些对芳族聚酰胺不溶于大多数溶剂。在该文实施例8中，加入大量的六甲基磷酰胺(HMPA)，以使未被取代的对芳族聚酰胺溶解在DMAc中。然而，HMPA是高度致癌的并且在对芳族聚酰胺聚合物的工业生产中是禁止使用的。
国际专利申请WO 94/24211公开了一种溶剂体系，其中用大量的PVP代替了有毒的HMPA。尽管使用PVP的溶液有很好的可纺性，但其缺点在于得到的聚合物是PPTA和PVP的混合物，因此其产品(纤维、膜等)也是由混合聚合物组成的。这样的混合聚合物在很多应用中都是不希望的。
在欧州专利申请EP 572,002中公开了一种浆液的制备，在NMP/CaCl2中生产对芳族聚酰胺聚合物，纺丝、切割并精制成为浆液。尽管纺丝直接使用NMP和氯化钙的混合物中的PPTA，但该方法的缺点是纤维仍然要在切割和精制前被纺制。此外，聚合物溶液和由其得到的浆液的分子量是有限的，也就是说，由于溶液的动态粘度高，因此聚合物的相对粘度较低。
本发明的第一个目的是提供一种作为纺丝液的对芳族聚酰胺溶液，优选显示出光学各向异性，并且没有额外的成分，如吡啶，嘧啶，N-甲基吡咯烷，或PVP，以便得到能被直接纺制而不需要高压和/或高纺丝温度的纺丝液。本目的的实现使得生产预定长度的芳族聚酰胺浆液状纤维成为可能。更进一步的，对芳族聚酰胺膜和纸可以由所述的纺丝液来生产。
当使用浓硫酸时，生产纤维或浆液状纤维的步骤就会十分复杂，由于必须避免浓硫酸的侵蚀，设备也十分昂贵。此外，有毒的溶剂体系如包含HMPA的体系在工业上是不可行的。
此外，根据美国专利申请US5,202,184所提到的方法，芳族二胺单体和芳族二酰卤单体以等摩尔比例发生缩聚反应，聚合物纺丝液形成在聚合完成前的阶段显示出光学各项异性的挤出物。在这样的方法中，聚合物液本质上无非是在聚合中途被去除的中间体。因此，聚合物纺丝液处于不稳定的状态，能转变为高分子量物质或整体形成凝胶。这使得获得均匀性质的产品和使过程连续稳定变得困难。因此，在本阶段，该方法不能被称为是工业上成功的。另外，没有得到可纺丝的该分子量溶液。
本发明的第二个目的是通过提供一种生产稳定的聚合物溶液的方法以及根据工业上有利的和简单的方法所生产的有均匀性质的产品来克服上述缺点，以及获得具有高相对粘度的浆液状纤维。为了一步获得具有高相对粘度的浆液，需要聚合物溶液具有低动态粘度以便容易形成纤丝。
通过制造非纤维性聚合物溶液的方法，其中碱金属或碱土金属氯化物被用来代替HMPA，上述以及其它目的都已经被达到了。令人惊讶的是，已经发现在聚合反应中使用少量这些氯化物(即0.5-4.5重量％，相应于聚合物每摩尔酰胺基团至少0.7摩尔的氯化物和在最终的纺丝液中最多7.5重量％的氯化物(优选0.9摩尔到7.0重量％))，使(部分)未被取代的对芳族聚酰胺在这个溶剂体系中完全溶解。这是不平常的，因为氯化物的浓度越高芳族聚酰胺的溶解度就越低。至少部分中和是必要的，因为未中和溶液具有增加的动态粘度，使溶液不适用于目的在于具有高相对粘度的纤维和浆液的纺丝。如今发现当加入这些氯化物时，溶液的高动态粘度能够被显著降低，在聚合时形成的盐酸至少50重量％被中和，优选至少75重量％。最优选的是盐酸被完全中和。动态粘度至少被降低3倍，优选至少5倍，更优选至少10倍。
为此本发明涉及一种方法包括以下步骤：i)制备芳族二胺和芳族二酰卤单体至对芳族聚酰胺的在极性酰胺溶剂的混合物中的溶液，所述极性酰胺溶剂选自N-甲基-2-吡咯烷酮，N，N’-二甲基甲酰胺，N，N’-二甲基乙酰胺，四甲基脲及其混合物，并且在聚合中使用0.5-4.5重量％的碱金属或碱土金属氯化物，相应于对芳族聚酰胺每摩尔酰胺基团至少0.7摩尔的碱金属或碱土金属氯化物和在最终的聚合物溶液中最多7.5重量％的碱金属或碱土金属氯化物，ii)在形成盐酸的情况下，单体发生聚合，以及iii)在单体聚合为对芳族聚酰胺的期间或之后用无机碱中和至少50重量％所形成的盐酸，以得到最终聚合物溶液。
根据本发明的另一个实施方式，制备在NMP/CaCl2、NMP/LiCl或DMAc/LiCl混合物中的对芳族聚酰胺非纤维性聚合物溶液，其中聚合物的相对粘度ηrel＞2.2。
另一方面，本发明涉及一种基本上由1-8重量％的对芳族聚酰胺组成的非纤维性聚合物在一种混合物中的溶液，其至少50摩尔％的芳族部分未被取代，上述混合物包括a)极性酰胺溶剂，选自N-甲基-2-吡咯烷酮，N，N’-二甲基-甲酰胺，N，N’-二甲基乙酰胺，四甲基脲及其混合物；b)碱金属或碱土金属氯化物，其含量范围为对芳族聚酰胺每摩尔酰胺基团0.7摩尔到7.5重量％，以及c)水；其中至少50重量％所形成的盐酸被中和以使得到的溶液的动态粘度比未被中和的聚合物溶液的动态粘度降低至少3倍。
本发明的对芳族聚酰胺聚合物溶液在最高约60℃的温度、剪切速率范围在100-10,000s-1时，表现出低的动态粘度。因此本发明的聚合物溶液能够在低于60℃的温度下纺丝。此外，本发明的对芳族聚酰胺纺丝液没有额外的成分如吡啶，嘧啶，N-甲基吡咯烷，或PVP，可以从工业角度看有利地生产(生产过程得到了简化)，并且与现在使用的浓硫酸作为溶剂的纺丝液相比，不存在浓硫酸腐蚀设备的问题。
此外，根据本发明的方法，聚合物溶液能被直接纺丝，不需要先制成纱线就可以将产品直接制成浆液状纤维，所以与现有对芳族聚酰胺浆液状纤维的生产过程相比，生产过程被大大简化了。
具有长断裂长度的对芳族聚酰胺纸可以由本发明的对芳族聚酰胺浆液状纤维来生产。当被用作摩擦材料的原材料时，该填充物的保持性很好，所述摩擦材料包括汽车制动器等。浆液状纤维直接由纺丝液纺丝，因此不需要制造纤维。
本发明还涉及对芳族聚酰胺浆液状纤维，其优选具有离子含量＜250ppm的快速移动离子如Na+和Cl-和结构不规则性，该结构不规则性表示为始终未干燥浆液和干燥浆液的CSF(加拿大标准游离度)的差至少为100，优选至少为150。这意味着浆液的纤维主链是高度卷曲的，已知的现有技术中没有这样的情况。优选对芳族聚酰胺浆液状纤维的相对粘度(ηrel)大于3.7。在这方面，术语“卷曲”的意思是纤维的主链向任何方向无规延伸。
在本发明的另一个实施方式中还涉及由本发明的聚合物溶液制得的对芳族聚酰胺膜。
以下将对本发明作出更详尽的说明。
在本发明中使用的术语“对芳族聚酰胺”指的是一种由对位取代的芳族二胺单体和对位取代的芳族二酰卤单体缩聚得到的物质，其重复单元具有基本位于芳香环的对位取代或近似对位取代的相对位置的酰胺键，即在同轴或并联排列的位置，如对亚苯基，4，4’-亚联苯基，1，5-萘和2，6-萘的那些。
所述对芳族聚酰胺的具体的例子包括结构上具有聚对位取代形式或与其相似的形式的芳族聚酰胺的聚合物，如聚(对亚苯基对苯二甲酰胺)，聚(4，4’-N-苯甲酰苯胺对苯二甲酰胺)，聚(对亚苯基-4，4’-亚联苯基-二羧酰胺)以及聚(对亚苯基苯撑-2，6-萘二羧酰胺)。在这些对芳族聚酰胺中，聚(对亚苯基对苯二甲酰胺)是最具有代表性的。
在本发明中使用的术语“浆液状纤维”指的是被强烈纤丝化的，长度小于50mm的小纤维。根据本发明的纸是由浆液状纤维直接制得的或由浆液状纤维任选地与其它种类的纤维混合后制得的。术语“膜”指的是非纤维性材料的层。
这种稳定的纺丝液具有1-8重量％的对芳族聚酰胺浓度和从中到高的聚合度以便具有高相对粘度(ηrel＞2.2)。根据聚合物的浓度纺丝液表现出各向异性(聚合物浓度＞1.5％)或各向同性的性能。优选地，在1000s-1的剪切速率下动态粘度ηdyn小于10Pa.s，更优选小于5Pa.s。在单体聚合形成对芳族聚酰胺期间或之后，至少进行部分中和。在聚合开始之前中和剂不存在于单体溶液中。中和使动态粘度至少降低3倍，优选至少5倍，更优选至少10倍。中和后的聚合物溶液能够使用喷嘴直接浆液纺丝，用具有较低压力的区域内的压缩空气接触聚合物流，在这里聚合物流被空气的膨胀破裂为微滴。微滴变小成为(浆液状)纤维。使用合适的絮凝剂例如水，或水/NMP/CaCl2絮凝纤维或浆液状纤维。也可以使用其他氯化物如LiCl代替CaCl2。通过调整聚合物流/空气流的流量比，可以改变浆液的长度和纤丝化程度。当比率高时，能得到长的较小纤丝化的浆液，而当比率低时，能得到短的高度纤丝化的浆液。本发明的浆液状纤维能作为原料用于对芳族聚酰胺纸、包括汽车制动器的摩擦材料、各种衬垫、E-纸(例如用于电子目的，这是因为它与用浓硫酸制成的对芳族聚酰胺浆液相比具有非常少的离子)，等等。喷水可以被省略，浆液/纤维以薄片或非织物的形式放置，之后进行絮凝。
可用于本发明的对位取代的芳族二胺的例子包括对苯二胺，4，4’-二氨基联苯，2，6-萘二胺，1，5-萘二胺，以及4，4’-二氨基-N-苯甲酰苯胺。最多50摩尔％被取代的芳族二胺可以被使用，如2-甲基-对苯二胺和2-氯-对苯二胺。
可用于本发明的对位取代的芳族二酰卤的例子包括对苯二甲酰氯，4，4’-苯甲酰氯，2，6-萘二酰氯，以及1，5-萘二酰氯。最多50摩尔％被取代的芳族二酰氯化物可以被使用，如2-氯对苯二甲酰氯，2，5-二氯对苯二甲酰氯，2-甲基对苯二甲酰氯。
总之，被取代的芳族二胺和芳族二酰卤单体的总量应当低于50％。优选聚合物至少70％的芳族部分未被取代。
本发明中在极性酰胺溶液中每1摩尔对位取代的芳族酰卤使用0.950-1.050摩尔、优选0.980-1.030摩尔、更优选0.995-1.010摩尔的对位取代的芳族二胺，所述的极性酰胺溶液中溶解有0.5-4.5重量％的碱金属或碱土金属氯化物，由此得到的对芳族聚酰胺的浓度为1-8重量％，优选1-6重量％，更优选3-5.5重量％。在本发明中对芳族聚酰胺的聚合温度为-20℃到70℃，优选0℃到30℃，更优选5℃到25℃。在这个温度范围内，动态粘度在需要的范围内，由此纺制的浆液状纤维具有足够的结晶度和晶体取向度。
可用于本发明的碱金属或碱土金属氯化物的例子包括氯化锂和氯化钙。可用于本发明的极性酰胺溶液的具体例子包括N-甲基-2-吡咯烷酮，N，N’-二甲基甲酰胺，N，N’-二甲基乙酰胺以及四甲基脲。
至少因为中和反应，本发明的混合物也含有少量的水。通常，水的含量少于5重量％，优选少于1重量％。
本发明的一个必要特征是首先聚合反应被增强，其后通过加入无机碱优选氧化钙或氧化锂至少部分中和聚合物溶液或形成聚合物的溶液而停止，。在这方面，术语“氧化钙”和“氧化锂”分别包括氢氧化钙和氢氧化锂。中和使得在聚合反应中生成的氯化氢被除去。中和使纺丝液的动态粘度至少降低3倍(与相应的未中和的溶液相比)。对于每摩尔在缩聚反应中形成的酰胺基团，中和后存在的氯化物的含量至少为0.7摩尔，更优选至少0.9摩尔。氯化物的总量可来源于用在溶剂中的CaCl2和用作中和剂(碱)的CaO或Ca(OH)2，其含量最大达到7.5重量％，优选7.0重量％。如果氯化钙的含量过高或过低，溶液的动态粘度会过高而不适于用作纺丝液。
可以借助于压力容器将液态的对芳族聚酰胺聚合物溶液供给到纺丝泵以供入100-1000μm的喷丝口来制备浆液状纤维。液态对芳族聚酰胺溶液通过纺丝喷嘴纺丝进入低压区域。对于超过1巴，优选4-6巴的气流喷射纺丝，通过环形通道到达相同的区域，在这里空气发生膨胀。在膨胀的气流的影响下，液态的纺丝溶液被分成小液滴并且同时或随后被通过拉伸取向。之后浆液状纤维借助喷射絮凝剂在同一区域絮凝，形成的浆液被过滤器收集，或直接生产成纸。另外，纤维铺在平板上来直接形成纸，其后絮凝。絮凝剂选自水，水、NMP和CaCl2的混合物，以及任何合适的絮凝剂。
现在用下面的非限制性实施例解释本发明。
实施例和比较例的检测和评定方法以及判断标准如下所示。
检测方法
相对粘度
试样在室温下以0.25％(m/v)的浓度溶解在硫酸(96％)中。试样在硫酸中的溶液的流动时间用乌氏粘度计在25℃下测量。也在相同的条件下测量溶液的流动时间。然后计算作为两个观测到的流动时间比值的粘度比。
动态粘度
动态粘度是在室温下用毛细管流变测定法测量的。通过使用幂定律系数和Rabinowitsch校正，计算实际的壁剪切速率和粘度。
纤维长度测量
使用Kajaani FS200测量纤维长度。作为长度的“重量加权长度”(WL)被用于测量浆液的长度。
比表面积(SSA)测定
比表面积(m2/g)是用BET比表面积法的氮吸附用Micromeretics制造的Gemini 2375来测定的。湿浆液试样在120℃干燥过夜，接着用氮在200℃下至少冲洗1小时。
光学各向异性(液晶态)的评定
光学各向异性在偏光显微镜(亮图像)下检验和/或在搅拌时作为乳白光而被看到。
可再分散性测试
在Lorentz and Wettre粉碎机中1000转期间将3克(干重)始终不干燥的浆液分散于1升水中。获得良好分散的浆液。测量加拿大标准游离度(CSF)值并校正浆液微小的重量差(Tappi 227)。
在Lorentz and Wettre粉碎机中1000转期间将3克(干重)始终不干燥的浆液分散于1升水中。用这种浆液制成手抄纸，其在片干燥机(Labtech)中在20℃干燥1小时。干燥之后，用手将手抄纸撕成小块(～3×3cm)，放入1L水中。在1000转期间在L&W混合机中再分散浆液，测量CSF值并校正浆液的微小的重量差。
实施例1
对苯二甲酰对苯二胺的聚合是使用160升的Drais反应器来实现的。在充分干燥反应器之后，将64升NMP/CaCl2(N-甲基吡咯烷酮/氯化钙)加入到反应器中，CaCl2浓度为2.5重量％。其后，添加1487克对苯二胺(PPD)并在室温下溶解。之后将PPD溶液冷却到10℃并添加2772克对苯二甲酰氯(TDC)。加入TDC之后聚合反应持续45分钟。之后聚合物溶液用氧化钙/NMP浆(776克CaO在NMP中)来中和。在加入CaO浆之后聚合物溶液至少再搅拌15分钟。上述中和反应去除了聚合中形成的盐酸(HCl)。获得一种凝胶状聚合物溶液，其具有4.5重量％的PPTA含量和3.8的相对粘度(在0.25％H2SO4中)。得到的溶液显示出光学各向异性，并能保持稳定在一个月以上。
实施例2、3和4
这些实施例按照表1中给出的PPD和TDC的摩尔比，像实施例1一样实现。这些实施例表明调整单体的比率会改变聚合度。反应时间如表1所述。
借助于压力容器将实施例2的溶液供给(11kg/h)到纺丝泵，以供入350μm的喷丝口。纺丝温度即环境温度。PPTA通过喷嘴纺丝进入压力较低的区域。通过环形管道分开施加7巴的气流进入同一区域，在这里空气发生膨胀。其后，通过絮凝剂喷射(1110kg/h)在同一区域絮凝浆液，形成的浆液被过滤器收集。水被用作絮凝剂。最终的浆液(相对粘度2.4)长度为1.2mm，SSA为6.9m2/g，CSF为175。
实施例5
本实施例像实施例1一样实现，其PPD和TDC的摩尔比为1.000。为了得到相对粘度为2.4的溶液，将少量(30ml)的H2O加入到NMP溶液中。
实施例6
用NMP将实施例1中的聚合物溶液稀释到3.6重量％。由此得到的溶液是凝胶状的并且显示出光学各向异性。借助于压力容器将所述聚合物溶液供给(8kg/h)到纺丝泵，以供入350μm的喷丝口。纺丝温度即环境温度。将PPTA通过喷嘴纺丝进入压力较低的区域。通过环形管道分开施加7巴的气流进入同一区域，在这里空气发生膨胀。其后，浆液通过絮凝剂喷射(1500kg/h)在同一区域絮凝，形成的浆液被过滤器收集。水被用作絮凝剂。最终的浆液(相对粘度3.8)长度为1.2mm，SSA为1.9m2/g，CSF为480。制备并干燥这种材料的纸片后，薄片被撕成小块，CSF骤增到666。
实施例7
这次用NMP将实施例1中的溶液稀释到聚合物浓度为1重量％。1重量％的聚合物溶液具有明显的各向同性特征。
实施例8
对苯二甲酰对苯二胺的聚合是使用160升的Drais反应器来实现的。在充分干燥反应器之后，将64升NMP/CaCl2加入到反应器中，CaCl2浓度为3.3重量％。其后，添加2050克PPD并在室温下溶解。之后将PPD溶液冷却到10℃，添加3792克TDC。加入TDC之后聚合反应持续45分钟。之后聚合物溶液用氧化钙/NMP浆来中和(1047克CaO在NMP中)。在加入CaO浆之后聚合物溶液至少再搅拌30分钟。上述中和反应去除了聚合中形成的HCl。获得一种凝胶状聚合物溶液，其具有5.9重量％的PPTA和2.6的相对粘度(在0.25％H2SO4中)。
实施例9
同实施例1一样进行聚合。聚合物溶液的动态粘度在1000s-1时为2Pa.s。
实施例A(比较)
这个比较例显示了不进行中和所发生的情况。除不添加CaO浆外与实施例9一样进行聚合。聚合产生破碎的反应产物，其动态粘度在1000s-1时为30Pa.s。
实施例B(比较)
这个实施例说明不进行中和会发生什么。除不添加CaO浆外与实施例8一样进行聚合。聚合产生破碎的反应产物。
实施例C(比较)
SSA为13.5m2/g、WL为1.4的现有技术中的湿的高度纤丝化的标准Twaron浆液的CSF等于130。制备并干燥这种材料的纸片后，薄片被撕成小块，CSF只轻微增加到165。
                                                                       表1
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6   实施例7   实施例8   实施例9   比较例1   比较例2
  最终CaCl2/酰胺(摩尔/摩尔)   1.08   1.06   1.19   1.07   1.07   1.09   1.05   1.01   1.09   1.04   1.06
  PPD/TDC(摩尔/摩尔) 1.007 1.010 1.004 0.994 1.000 1.007 1.007 1.015 1.007 1.007 1.016
  聚合时间(分)   45   55   37   47   5   45   45   45   45   45   45
  ηrel   3.8   2.4   4.3   5.8   2.4   3.8   3.8   2.6   3.4   2.6   2.4
  聚合物浓度(重量％) 4.5 4.5 4.8 4.4 4.4 4.5 4.5 5.9 4.4 4.6 5.9
  中和   是   是   是   是   是   是   是   是   是   否   否
用NMP稀释 - - - - -   3.6重量％   1重量％ - - - -
实施例5：向NMP溶液中加入30ml的水

Claims (14)

1.一种非纤维性聚合物溶液，基本上由在一种混合物中的1-8重量％的对芳族聚酰胺组成，其芳族基团至少有50摩尔％未被取代，所述混合物为
a)极性酰胺溶剂，选自N-甲基-2-吡咯烷酮，N，N’-二甲基甲酰胺，N，N’-二甲基乙酰胺，四甲基脲及其混合物；
b)碱金属或碱土金属氯化物，其含量为相应于对芳族聚酰胺的每摩尔酰胺基团0-7摩尔到7.5重量％；以及
c)水；
的混合物，
其中至少有50重量％的所形成的盐酸已被中和以得到与未被中和的聚合物溶液相比动态粘度小至少3倍的溶液。
2.根据权利要求1的聚合物溶液，其中溶液是N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和氯化钙(CaCl2)的混合物中的或二甲基乙酰胺(DMAc)和氯化锂(LiCl)的混合物中的对芳族聚酰胺的各向异性溶液。
3.根据权利要求1或2的聚合物溶液，其在1000s-1剪切速率下的动态粘度ηdyn＜10Pa.s。
4.根据权利要求1-3中任一项的聚合物溶液，其中溶液含有1-6重量％的对芳族聚酰胺。
5.根据权利要求1-4中任一项的聚合物溶液，其中对芳族聚酰胺是PPTA。
6.一种制备权利要求1-5中任一项的聚合物溶液的方法，包括以下步骤i)制备芳族二胺和芳族二酰卤单体至对芳族聚酰胺的在极性酰胺溶剂的混合物中的溶液，所述混合物包括a)极性酰胺溶剂，选自N-甲基-2-吡咯烷酮，N，N’-二甲基甲酰胺，N，N’-二甲基乙酰胺，四甲基脲及其混合物，以及b)在聚合时0.5-4.5重量％的碱金属和碱土金属氯化物，相应于对芳族聚酰胺每摩尔酰胺基团0.7摩尔的碱金属或碱土金属氯化物和在最终的聚合物溶液中最多7.5重量％的碱金属或碱土金属氯化物，ii)在形成盐酸的情况下聚合单体，以及iii)在单体聚合形成芳族聚酰胺期间或之后，用无机碱或有机强碱中和至少50重量％的盐酸，从而得到最终的聚合物溶液。
7.根据权利要求6的方法，其中用氧化钙或氢氧化钙，或氧化锂或氢氧化锂来中和形成的盐酸。
8.一种将权利要求1-5中任一项的聚合物溶液纺丝的方法，其特征在于溶液在低于60℃的温度下纺丝。
9.一种对芳族聚酰胺浆液状纤维，其具有结构上的不规则性，表示为始终未干燥的浆液和干燥浆液的CSF差至少为100。
10.根据权利要求9的对芳族聚酰胺浆液状纤维，其特征在于始终未干燥浆液和干燥浆液的CSF差至少为150。
11.根据权利要求9或10的对芳族聚酰胺浆液状纤维，其中结构上的不规则性包含在浆液纤维主链的卷曲状结构中。
12.根据权利要求9-11中任一项的对芳族聚酰胺浆液状纤维，其中相对粘度(ηrel)大于3.7。
13.一种可由权利要求1-5中任一项的聚合物溶液制得的对芳族聚酰胺纸。
14.一种可由权利要求1-5中任一项的聚合物溶液制得的对芳族聚酰胺膜。
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