[发明专利]芳香族聚酰胺料浆及其制备方法

说明书

发明背景

技术领域

本发明涉及芳香族聚酰胺料浆及其制备方法，尤其是，它具有优良的物理性能和高聚合度，其中，芳香族二胺与芳香族二酰基氯在酰胺和/或脲类聚合溶剂中反应，该溶剂中含有无机盐和/或少量Lewis酸化合物。

相关技术的描述

芳香族聚酰胺料浆具有优良的耐热性、耐化学品性、缠绕强度、弹性模量和机械强度。所以，它被用于制造纤维增强塑料模制品。最近，它被用作石棉的替代材料，石棉的应用因可能导致肺癌而受到限制。

几乎所有的芳香族聚酰胺料浆的制备都是如美国专利3,767,756所述，将芳香族聚酰胺聚合物溶解在硫酸溶剂中制成光学各向异性的液态结晶纺丝浆液，将其湿纺或气隙湿纺成聚酰胺长丝，然后将其断裂。但是，此方法存在着设备装置复杂和操作控制困难等问题。

为了解决上述问题，提出了下列各种新方法：

美国专利No.4,511,623公开了一种聚合反应的方法，其特征在于，在酰胺溶剂体系中加入叔胺。

日本专利公告No.59-47694公开了一种制备料浆颗粒的方法，是通过使酰胺溶剂体系中的单体反应来制备聚合物溶液，然后在水或醇中直接沉淀并粉碎聚合物。

美国专利No.4,876,040公开了一种制备短纤维或料浆的方法，是通过在制浆设备上挤出和喷雾用叔胺在含无机盐的酰胺溶剂体系中聚合而成的液态结晶预聚物。

但是，由于美国专利No.4,511,623同时加入酰胺溶剂和过量叔胺，因而聚合反应迅速终止，过程控制变得十分困难，而且凝固聚合物也有取向单元的分子链。

实际上，不可能连续生产纤维，尤其是连续5小时生产具有高聚合度的纤维，而且，料浆的再生也十分困难。

在日本专利公告No.59-47694中，由于凝固前的具有低特性粘度的聚合物溶液被粉碎，所以最终产物的特性粘度低至2.0-3.5。所以存在着性能下降的问题。

美国专利No.4,876,040中，虽然没有上述问题，但因为使用叔胺而使生产成本较高，而且有释放难闻异味的环境问题。

作为连续制备芳香族聚酰胺料浆的方法，美国专利No.5,028,372公开了一种制备聚酰胺的方法，通过连续地使芳香族二胺与芳香族二酰基氯在酐酰胺溶剂体系中接触而制取自聚合溶液，在一般挤出模头上将溶液挤出成带状以制取光学各向同性的液态晶体，并且切割熟化形成的凝胶以分离出所需的料浆。

美国专利No.5,106,560公开了一种制备聚酰胺料浆的方法，提供芳香族聚酰胺的聚合溶液，将其倒在倾斜的带上，制得取向熟化凝胶，然后将所需的料浆与凝胶分离。

但是，这些方法具有以下问题：

美国专利5,028,372中，聚酰胺的聚合溶液在规定的特性粘度下通过挤出模头挤出在带上，当预聚物溶液通过模头挤出时，由于溶液与定形部分接触后在接触区域自然凝固，模头上细小的挤出孔会因为模头中聚合物的凝固而堵塞，或使挤出通道变窄。

所以，无法正常挤出预聚物，而且由于预聚物在反应管中的停留时间超过规定的时间，所以由于预聚物料的凝固而难以生产出最终产品。

在美国专利5,106,560中，由于取向与熟化是在倾斜带上利用重力进行的，不可能生产出具有高度取向良好性能的理想料浆。

韩国专利公告No.92-4154公开了一种向容器中连续挤出来熟化各向异性聚合物溶液的方法。但此方法中，各向同性的聚合物溶液不是浆状而是粉状的，最终产品的性能可能下降。而且，各向异性聚合物溶液时，为了获得各向异性，粘度必须高于规定值。

但是，制备过程因聚合物溶液的凝固而变得十分困难。

而且，为了在熟化过程中提高聚合物的特性粘度和取向度，需耗时0.5至5小时。同样，利用重力剪切获得的分子取向度低于利用搅拌获得的分子取向度，结果减少了最终料浆中的纤丝生长，而且由于取向度低，增加了具有合格比表面积的纤丝生长所需的时间。

韩国专利公告No.90-4911及其它一些专利公开了制备料浆的方法，是通过在凝固前，将具有合格特性粘度的液态晶体预聚物浆液经取向单元挤出，喷入叔胺溶剂中与之接触。

但是，这些方法的问题在于，取向单元的壁上会发生聚合物溶液凝固，由此堵塞取向单元。

发明概述

本发明目的之一是提供一种芳香族聚酰胺料浆，它用简便稳定廉价的制备方法避免了上述已有技术的问题，无需使用昂贵的叔胺，而且避免了凝固造成的生产管线固化问题。

本发明的另一目的是连续生产高分子量芳香族聚酰胺料浆，该料浆具有优良的微纤丝生长情况，微纤丝具有足够的长度以用作增强材料。