[发明专利]聚芳醚腈树脂、聚芳醚腈纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及聚芳醚腈树脂、聚芳醚腈纤维及其制备方法。

背景技术

聚芳醚腈是一类侧链上具有腈基的热塑性聚合物，它是从二十世纪八十年代以来首先为国防军工和尖端技术的需求而发展起来的一类综合性能优异的结构型高分子材料，具有很高的耐热性、阻燃性、机械强度、防紫外线和抗蠕变性好等优良特性，可广泛应用于航空航天、电子封装、机械制造、汽车零件等领域。

聚芳醚腈在国内的研究起始于80年代，主要集中在研究合成工艺和配方等方面。国内申请关于聚芳醚腈树脂的生产发明专利主要有：专利申请号为94113026.6的《一种聚芳醚腈及其制造方法》、200610038381.8的《聚芳醚腈的工业化生产方法》、200510038360.1的《聚芳醚腈高分子无卤阻燃剂的工业化生产方法》、200610021306.0的《一种含间苯链节的聚芳醚腈共聚物及其制备方法》、200810305720.3的《一种半晶型聚芳醚醚腈的工业化生产方法》。近年来关于聚芳醚腈复合材料以及型材加工的专利也逐渐增多，具体有：200910302012.9的《聚芳醚腈玻纤复合材料及其制备方法》、201010218960.7的《一种聚芳醚腈树脂和纤维布的层压复合材料及其制备方法》、201010264875.4的《聚芳醚腈复合材料及其制备方法》、以及200910310566.3的《聚芳醚腈/超支化酞菁铜介电薄膜及其制备方法》等。

上述专利中所涉及的聚芳醚腈树脂制备方法主要是针对通用型材以及复合材料的制备与应用，未针对纤维制备的纺丝级聚芳醚腈树脂的分子结构设计与制备。聚芳醚腈树脂具有优异的热稳定性、耐化学药品性、自阻燃性和力学性能，使之纤维化可以在很大程度上扩大其应用领域。然而可适用于纺丝的聚芳醚腈树脂有着特殊的要求，例如需要聚芳醚腈树脂分子结构具有较高的规整性以及适当的分子量，同时还应具有较高的纯度。专利201010192447.5《一种聚芳醚腈纤维的制备方法》中公开了一种聚芳醚腈纤维的制备方法，其是先在聚芳醚腈树脂中添加热稳定剂、无机填料、降粘剂混炼制得纺丝专用料，再以纺丝专用料制得聚芳醚腈纤维，这些众多的添加物并不有利于高性能聚芳醚腈纤维的稳定生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可用于纺丝的聚芳醚腈树脂，该聚芳醚腈树脂分子量高，易于纺丝生产。

本发明的聚芳醚腈树脂，其分子结构含有结构单元：

其中结构单元的摩尔比为：80-100∶0-20；且该树脂的数均分子量为30000至80000；

其中Ar为如下结构中的一个：

优选的，上述聚芳醚腈树脂的数均分子量为40000～60000。

优选的，上述聚芳醚腈树脂中结构单元

的摩尔比为：80-99∶1-20。

优选的，述聚芳醚腈树脂中结构单元

的摩尔比为：90-99∶1-10。

本发明还提供了上述聚芳醚腈的制备方法，具体为：

(1)聚合反应：

按照下列摩尔配比称取原料：2，6-卤代苯甲腈∶芳香族二元酚∶催化剂∶非质子强极性溶剂∶脱水剂＝1∶1∶1.1～1.3∶14～18∶6～8；所述芳香族二元酚为芳香族二元酚中至少有一个为

将上述原料在惰性气体保护下，于140～160℃下反应1-3小时，蒸出脱水剂后升温至190-205℃，反应1.5～3小时，获得聚芳醚腈溶液；

(2)后处理

将步骤(1)得到的聚芳醚腈溶液进行沉淀、固液分离，分离后的固体洗涤、过滤、干燥即得本发明的聚芳醚腈树脂。

所述2，6-卤代苯甲腈优选为2，6-二氯苯甲腈。

所述催化剂优选为无机弱酸强碱盐，优选为无水碳酸钾。

所述非质子强极性溶剂为环丁砜、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

所述脱水剂为甲苯。

步骤(1)中优选的蒸出脱水剂后升温至200℃。

优选的，步骤(2)中聚芳醚腈溶液进行沉淀时需要添加沉淀剂，并加热回流2～3小时；所述沉淀剂为甲醇、水或乙醇中的至少一种，沉淀剂的用量为非质子强极性溶剂的2倍以上，优选的是3-5倍。

优选的，步骤(2)中固液分离采用离心方法分离。

优选的，步骤(2)所述洗涤先用pH值4-6的沸水洗涤，然后用沸水洗涤数次。所述pH值4-6的沸水由稀盐酸水溶液或草酸水溶液加热至沸点所得。

另外，本发明还提供了上述聚芳醚腈树脂制备聚芳醚腈纤维的方法：