一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]聚合物的制备方法

一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑] 聚合物的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]聚合物的制备方法。本发明包括预聚合和后缩聚两步反应，预聚合物在双螺杆挤出机中的反应时间为10～60min，双螺杆挤出机按照从进料口至出料口的顺序设置有三个温区，分别为160～180℃、180～190℃和190～200℃。本发明采用双螺杆挤出机进行后缩聚反应，并且采用特定的温度和时间控制参数，使得最后产出的PIPD聚合物的特性粘数[η]=28-30dL/g，大大提高了其分子量，且同时达到了利于搅拌以及更加容易将PIPD聚合物输送转移至纺丝工段，提高了成产效率，降低了生产成本。
【专利说明】—种聚[2, 5- 二羟基-1, 4-苯撑吡啶并二咪唑]聚合物的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制备纤维的聚合物的方法，更具体地说本发明涉及一种聚[2，5- 二羟基-1，4-苯撑吡啶并二咪唑]聚合物的制备方法，属于Piro聚合物制备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]聚[2，5- 二羟基-1，4-苯撑吡啶并二咪唑]为液晶芳杂环刚性棒状聚合物，由该聚合物制备的Piro纤维(也被称为M5纤维)，拉伸强度和弹性模量分别为5.3GPa和330GPa，与素有“有机纤维之王”美誉的PBO纤维相媲美。特别是PII3D聚合物中的特殊的氢键网络结构，使得制备的纤维的轴向压缩强度高达1.7GPa,为PBO纤维的5.7倍，与碳纤维相当。另外，Piro纤维还具有优异的耐热性、阻燃性、电绝缘性、界面粘接性能和抗损伤性。因而，Piro纤维在航空航天、武器装备、消防工程、户外运动制品等诸多领域有着广阔的应用前景。1998年，PIPD由荷兰Akzo Nobel研究中心Sikkema等人开发成功。2003年，Akzo Nobel将该技术转让给了一家与美国军方有关系的公司一麦哲伦国际(MagellanSystem International)。目前，该公司与美国纳幕尔杜邦公司(DuPont de Nemours)合作，借助其先进的纺丝技术优势，开发综合性能优异的Piro纤维。美国纳蒂克陆军士兵中心(U.S.Army Soldier and Biological Chemical Command)正在积极研究 PIF1D 纤维在军事上的用途。由此可见，开发Piro纤维具有重要的战略意义。
[0003]然而，合成具有较高分子量的聚合物是制备性能优异的Piro纤维的关键。关于制备Piro聚合物的方法首次公开于授予Sikkema等人的美国专利:US 5，674，969。该专利给出了制备Piro聚合物的两种基本方法:一种是采用2，5-二羟基对苯二甲酸(DHTA)和四氨基吡啶的三盐酸盐一水合物(TAP)作为基本原料在多聚磷酸(PPA)介质中进行聚合，反应方程式如下:
【权利要求】
1.一种聚[2，5-二羟基-1，4-苯撑吡啶并二咪唑]聚合物的制备方法，其特征在于:包括以下工艺步骤: A、预聚合 将2，5- 二羟基对苯二甲酸、四氨基吡啶的三盐酸盐一水合物、多聚磷酸一起投入聚合釜中，充分混合后脱除氯化氢气体，然后进行预聚合反应，得到预聚合物； B、后缩聚 步骤A中的聚合釜的出料口连接有双螺杆挤出机的进料口，使用干燥的氮气将预聚合物压入所述的双螺杆挤出机中，预聚合物在双螺杆挤出机中完成后缩聚反应，得到聚[2，5- 二羟基-1，4-苯撑吡啶并二咪唑]聚合物；所述的预聚合物在双螺杆挤出机中的反应时间为10~60min，所述的双螺杆挤出机按照从进料口至出料口的顺序设置有三个温区，分别为 160 ~180°C、180 ~190°C和 190 ~200°C。
2.根据权利要求1所述的一种聚[2，5-二羟基-1，4-苯撑吡啶并二咪唑]聚合物的制备方法，其特征在于:在步骤A中，所述的多聚磷酸中含五氧化二磷的质量浓度为80~86%。
3.根据权利要求1所述的一种聚[2，5-二羟基-1，4-苯撑吡啶并二咪唑]聚合物的制备方法，其特征在于:在步骤A中，所述的充分混合是指在80°C下充分混合。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种聚[2，5-二羟基-1，4-苯撑吡啶并二咪唑]聚合物的制备方法，其特征在于:在步骤A中，所述的进行预聚合反应是指在100~120°C下反应6~10h，再升温至140~180°C反应4~6h。
5.根据权利要求 1所述的一种聚[2，5-二羟基-1，4-苯撑吡啶并二咪唑]聚合物的制备方法，其特征在于:在步骤B中，所述的双螺杆挤出机的螺杆直径为20~180mm，螺杆长径比为20~50:1。
6.根据权利要求1或5所述的一种聚[2，5-二羟基-1，4-苯撑吡啶并二咪唑]聚合物的制备方法，其特征在于:在步骤B中，所述的双螺杆挤出机的螺杆转速为5~100r/min，挤出压力为I~20MPa，双螺杆挤出机内真空度为-0.01~-0.095MPa。
【文档编号】D01F6/74GK103601886SQ201310617589
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】赵亮, 严家策, 付兴伟, 范新年, 许伟, 黄治川 申请人:中蓝晨光化工研究设计院有限公司