芳纶的制备方法

1、芳纶的制备方法学校名称华南农业大学院系名称材料与能源学院时 间2017年2月27日1.制备方法1.1间位芳纶聚合物的制备1间位芳纶是由间苯二甲酞氯(IPC)和间苯二胺(MPD )缩聚而成，有低 温聚合法、界面缩聚法、乳液聚合法、气相聚合法。其中，低温聚合法和界面缩 聚法比较常见。美国杜邦公司采用低温聚合法进行缩聚，并且采用干法纺丝工艺；日本帝人 公司采用界面聚合法缩聚，采用湿法纺丝工艺；山东烟台泰和新材料和广东彩艳 两家国内公司均采用低温溶液聚合法缩聚，采用湿法纺丝工艺生产间位芳纶。低温聚合法:在搅拌下把MPD溶解在N,N 一二甲基乙酞胺(DMAc)溶剂中， 冷却至0C左右，然后在搅拌下加入I

2、PC，并升温到50-70C进行反应，反应过 程中会生成HCl，反应时应加入Ca(OH)2对其进行中和，使溶液成为DMAc-CaCl2 溶液系统，对其浓度加以调整即可用于湿法纺丝。此法消耗的溶剂少，操作步骤 简单，生产效率高，所以低温缩聚法被广泛采用。界面聚合法:将IPC溶于四氢吠喃(THF)溶剂中，形成有机相;将MPD溶 于碳酸钠水溶液中，形成水相，然后在强烈搅拌下把有机相加入到水相中，使有 机相和水相在两相界面快速发生缩聚反应。生成的聚合物沉淀出来，经过过滤、 洗涤、干燥后得到固体产物。界面聚合法反应速度快，生成的聚合物的相对分子 质量高，可以配制高质量的纺丝原液，但由于此法工艺复杂，设备要

3、求高，从而 导致投资较高。聚合物的纺丝工艺干法纺丝:将聚合物溶于二甲基甲酞胺(DMF)或DMAc中，再加入助溶剂 (如LiCl)，制得的纺丝原液经过滤后，进入喷丝孔喷出纺丝。初生纤维带有大 量无机盐，需经多次水洗，再在300C左右的温度下进行4-5倍的牵伸。此法可制得长丝或短纤维。湿法纺丝:纺前原液经纺丝板得到原丝，原丝进入含DMAc和CaCl2的凝 固浴中，浴温保持在60 C。得到的初生纤维经水洗后，在热水浴中拉伸2.73 倍，接着在130C下进行干燥，然后在320C的热板上再拉伸1.45倍而制得成品。 干法纺丝制得的间位芳纶的结构更加致密，空洞较小而且孔径均匀。2.2.2对位芳纶聚合原料的

4、制备对位芳纶的主要原料是对苯二甲酞氯(TPC)和对苯二胺(PPD)。对位芳纶须在无水条件下进行缩聚反应。首先先将PPD溶于含5 %CaCl2 的N 一甲基毗咯烷酮(NMP)体系中，冷却至一 10C以下。然后，在搅拌下加入等 摩尔的TPC，在双螺杆反应器中进行缩聚，缩聚过程控温在0 20C。最后，聚 合物经过沉析、分离、洗涤、干燥后制得。对位芳纶缩聚过程中的关键技术是原 料纯度的控制和分析，确保PPD和TPC等摩尔反应，双螺杆反应器的结构以及材 质的选定。聚合物的纺丝工艺由于对位芳纶的熔融温度高于分解温度，所以不可采用简单的熔融法进行 纺丝，纺丝需采用干喷湿纺纺丝工艺。将聚合物进行干燥后溶解在浓硫酸中，形 成均一的原液。同时，要缩短溶解时间，以保证聚合物性能，控制聚合物的降解 和磺化。配成的对位芳纶纺丝原液具有溶致性向列型液晶材料的特征，当其经脱 泡、过滤和计量泵计量后通过纺丝孔时，大分子在高切应力作用下取向，然后进 入约10C的凝固浴