一种窄分子量分布丙烯腈纺丝原液的制备方法与流程

文档序号:11124397阅读:610来源:国知局

本发明涉及丙烯腈纺丝原液制备领域,特别是一种窄分子量分布丙烯腈纺丝原液的制备方法。



背景技术:

碳纤维具有耐热,导热,高比强度,高比模量,轻量化等一系列优异性能,被广泛应用于航空航天、体育休闲用品,土木建筑等多个领域。

丙烯腈共聚物最终的结构和性能能够决定碳纤维的结构和性能,制得高质量的原丝是关键,性能优良的纺丝原液是得到高质量原丝的的前提,因此纺丝原液应具有适中的分子量,窄分子量分布,可纺性好等特点。研究发现,分子量分布指数在2.1~2.5之间的丙烯腈共聚物经脱单脱泡后可以制得高性能的碳纤维原丝,然而,怎样控制丙烯腈共聚物的分子量分布指数是一个技术难点。



技术实现要素:

本发明为了克服上述技术问题的不足,提供了一种窄分子量分布丙烯腈纺丝原液的制备方法,可以完全解决上述技术问题。

解决上述技术问题的技术方案如下:

一种窄分子量分布丙烯腈纺丝原液的制备方法,在聚合反应过程中加入复配链转移剂;具体步骤为:将溶剂、丙烯腈单体、引发剂、共聚单体和复配链转移剂一次性投入到反应釜中,将反应釜内物料温度控制在60~75℃,聚合反应20~30h后,经脱除单体和气泡可得到窄分子量分布丙烯腈纺丝原液。

所述的溶剂为二甲基亚砜或二甲基甲酰胺中的一种。

所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过氧化二苯甲酰中的一种。

所述的共聚单体是衣康酸、衣康酸单甲酯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酰胺或二甲基丙烯酰胺中任意一种或者两种的混合物。

所述的共聚单体的质量占丙烯腈单体质量的0.1~8%。

所述的引发剂的质量占丙烯腈单体质量的0.1~1%。

所述的复配链转移剂是叔十二碳硫醇和异丙醇按质量比为1:0.1~1的混合物。

所述的复配链转移剂占丙烯腈单体质量的0.05~0.1%。

本发明具有以下优点:本发明在聚合反应过程中,添加复配链转移剂来调节共聚物的重均分子量和数均分子量,该方法简单可行,易操作,最终制得的丙烯腈共聚物分子量分布指数可控制在2.1~2.5之间,这样的纺丝原液经脱除单体和气泡后,采用湿法纺丝方法可制得高性能的碳纤维原丝。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1:

向反应釜中投入60kg二甲基亚砜,再依次投入偶氮二异丁腈0.05kg,丙烯腈10kg,衣康酸0.01kg,叔十二硫醇0.009kg,异丙醇0.001kg,体系升温至68℃,保持反应25小时后,在保持搅拌的情况下,高真空脱除聚合物中的单体和气泡,获得高质量的纺丝原液。

用凝胶色谱测的丙烯腈纺丝原液的重均分子量为Mw34万,数均分子量为Mn15万,则分子量分布指数为Mw/Mn=2.27。

实施例2:

向反应釜中投入60kg二甲基甲酰胺,再依次投入偶氮二异庚腈0.01kg,丙烯腈10kg,衣康酸单甲酯0.1kg、丙烯酸0.1kg、丙烯酸甲酯0.1kg、丙烯酸乙酯0.1kg、甲基丙烯酸乙酯0.1kg、醋酸乙烯酯0.1kg、甲基丙烯酰胺0.1kg、二甲基丙烯酰胺0.1kg,叔十二硫醇0.004kg,异丙醇0.002kg,体系升温至60℃,保持反应20小时后,在保持搅拌的情况下,高真空脱除聚合物中的单体和气泡,获得高质量的纺丝原液。

用凝胶色谱测的丙烯腈纺丝原液的重均分子量为Mw32.8万,数均分子量为Mn14万,则分子量分布指数为Mw/Mn=2.34。

实施例3:

向反应釜中投入60kg二甲基甲酰胺,再依次投入过氧化二苯甲酰0.1kg,丙烯腈10kg,甲基丙烯酸乙酯0.2kg、醋酸乙烯酯0.2kg,叔十二硫醇0.004kg,异丙醇0.004kg,体系升温至75℃,保持反应30小时后,在保持搅拌的情况下,高真空脱除聚合物中的单体和气泡,获得高质量的纺丝原液。

用凝胶色谱测的丙烯腈纺丝原液的重均分子量为Mw31.5万,数均分子量为Mn13万,则分子量分布指数为Mw/Mn=2.42。

本发明在聚合反应过程中,添加复配链转移剂来调节共聚物的重均分子量和数均分子量,该方法简单可行,易操作,最终制得的丙烯腈共聚物分子量分布指数可控制在2.1~2.5之间,这样的纺丝原液经脱除单体和气泡后,采用湿法纺丝方法可制得高性能的碳纤维原丝。

以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。

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