专利名称：高分子量聚对苯二甲酰对苯二胺的制备方法及产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种芳纶纺丝过程中原料的制备方法，特别是涉及一种高分子量聚对苯二甲
酰对苯二胺(PPTA)的制备方法及产品。
背景技术：
PPTA型芳纶由聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纺丝制成，主要商品有杜邦的KeVlar 、帝 人的TVaron敏等。对位芳纶最突出的性能是其高强度、高模量和出色的耐热性。同时，它还 具有适当的争J性可供纺织加工。标准PPTA芳纶的重量比拉伸强度是钢丝的6倍，玻纤的3倍， 高强尼龙工业丝的2倍；其拉伸模量是钢丝的3倍，玻纤的2倍，高强尼龙工业丝的10倍； 在200'C下经历100hr，仍能保持原强度的75%，在160'C下经历500hr，仍能保持原强度的 95%。为了适应不同的应用需要，厂商开发了不同型号的对位芳纶品种，对位芳纶(芳纶1414) 被称为"王牌纤维"，它以其高强度、高模量和出色的耐热性受到世界各国广泛重视。同时， 它还具有适当的韧性可供纺织加工。因此，对位芳纶大多被用作轻质、耐热的纺织结构材料 或复合结构增强材料，是国防、军工和特殊领域不可多得的优质材料。民用方面，可以作为 光缆通讯、江河斜拉桥绳索、建筑物加固、汽车保险杠、飞机轮胎、造纸行业等用途。近年 来，随着肚界经济和科技的快速发展，对位芳纶的用途不断扩展，尤其在复合材料、轮胎橡 胶、建筑和电子通讯领域的应用进展显著。
对位芳纶产品的生产方法已有报道，如USP3，850,888采用HMPA (六甲基膦酰三胺)为 溶剂，进行低温聚合，可制得色泽较好的聚合物；但溶剂HMPA有致癌性，无法推广使用。特 开昭53-133， 296采用NMP (N-甲基吡咯烷酮)、氯化钙为溶剂，TPC (对苯二甲酰氯) 一次加 入进行聚合反应，可制得色泽较好的聚合物。但氯化钙用量较大，且反应温度可超过ioox:， 很难控制，副反应多，影响聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)的分F量。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供 一种可有效地控制反应温度、制备的聚合物分子量较高 的高分子量聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)的制备方法。
本发明的另一个目的是提供一种高分子量的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)产品用来纺丝。
一种髙分子量聚对苯二甲酰对笨二胺(PPTA)的制备方法，包括以下步骤(1) 将无水氯化钙与N-甲基吡咯烷酮(NMP)按重量比4 20: IOO的比例加入到反应器中， 再加入适量的对苯二胺(PPD)，开动搅拌，室温下搅拌30min;
(2) 反应器夹套通冷媒降温，使体系温度降到0 -15"，加第一批为总量的1/5的对苯二 甲酰氯(TPC)，继续搅拌30min;
(3) 再降温至0 -15C加入第二批为总量的4/5的TPC，快速搅拌，反应体系出现凝胶、 爬杆、又被搅碎后，停止反应，制得聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)，其中歩骤(1) 屮加入的对苯二胺和步骤(2)和(3)中分两批的加入的对苯二甲酰氯的总和的摩尔 比为l: 1。
本发明的方法，其中优选原料用量为步骤(1)中加无水氯化钙的量为3.5Kg;加N-甲基吡咯垸酮(簡P)的量为80Kg;加对苯二胺(PPD)的量为3.45Kg。歩骤(2)中加第一 批对苯二甲酰氯(TPC)的量为1.3Kg;步骤(3)中加入第二批TPC的量为5.2Kg。
根据本方法制得的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)，特性粘度为6. 0以上；分子量为20000 以上。可广泛应用在纺制对位芳纶长丝中。
本发明的方法，利用其中--种反应物TPC分两批加入，可有效地控制反应温度，并通过 冷却降温系统，使得副反应的发生减少，制备的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)聚合物分子 量较高，色泽较好。
具体实施例方式
为进一步说明本发明，结合以下实施例具体阐述 实施例1:
一种高分子量聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)的制备方法，包括以下步骤
(1) 将无水氯化钙3.5Kg、 N-甲基吡咯烷酮(醒P) 80Kg、对苯二胺(PPD) 3. 45Kg加入 到反应器中，开动搅拌，室温下搅拌30min;
(2) 反应器夹套通冷媒降温，使体系温度降到0~-15"，加第一批对苯二甲酰氯(TPC) 1.3Kg，继续搅拌30min;
(3) 再降温至0 -15"，加入第二批TPC 5.2Kg，快速搅拌，反应体系出现凝胶、爬杆、 又被搅碎后，停止反应，制得聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)。
根据本方法制得的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)，特性粘度为6.0以上；分子量为20000 以上。可广泛应用在纺制对位芳纶长丝中。
实施例2:
一种高分子量聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)的制备方法，包括以下歩骤(1) 将无水氯化钙4Kg、 N-甲基吡咯烷酮(NMP) 100Kg、对苯二胺(PPD) 3.45Kg加入到 反应器中，开动搅拌，室温下搅拌30min;
(2) 反应器夹套通冷媒降温，使体系温度降到0 -151C，加第一批对苯二甲酰氯(TPC) 1.3Kg，继续搅拌30min;
(3) 再降温至0 -15匸，加入第二批TPC 5.2Kg，快速搅拌，反应体系出现凝胶、爬杆、 又被搅碎后，停止反应，制得聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)。
根据本方法制得的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA),特性粘度为6. 0以上；分子量为20000 以上。可广泛应用在纺制对位芳纶长丝中。
实施例3:
一种高分子量聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)的制备方法，包括以下步骤
(1) 将无水氯化钙20Kg、 N-甲基吡咯烷酮(NMP) 100Kg、对苯二胺(PPD) 3.45Kg加入 到反应器中，开动搅拌，室温下搅袢30min;
(2) 反应器夹套通冷媒降温，使体系温度降到0 -151C，加第一批对苯二甲酰氯(TPC) 1.3Kg,继续搅拌30min;
(3) 再降温至0 -15TC，加入第二批TPC 5.2Kg，快速搅拌，反应体系出现凝胶、爬杆、 又被搅i^后，停止反应，制得对苯二甲酰对苯二胺。
根据本方法制得的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)，特性粘度为6. 0以上；分子量为20000 以上。可广泛应用在纺制对位芳纶长丝中。
本发明中涉及的％如无特殊说明外，均指的是重量百分比。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行 限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作 出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1. 一种高分子量聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)将无水氯化钙与N-甲基吡咯烷酮(NMP)按重量比4～20∶100的比例加入到反应器中，再加入适量的对苯二胺(PPD)，开动搅拌，室温下搅拌30min；(2)反应器夹套通冷媒降温，使体系温度降到0～-15℃，加第一批为总量的1/5的对苯二甲酰氯(TPC)，继续搅拌30min；(3)再降温至0～-15℃，加入第二批为总量的4/5的TPC，快速搅拌，反应体系出现凝胶、爬杆、又被搅碎后，停止反应，制得聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)，其中步骤(1)中加入的对苯二胺和步骤(2)和(3)中分两批的加入的对苯二甲酰氯的总和的摩尔比为1∶1。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(1)中加无水氯化钙的量为3. 5Kg;加N-甲基吡咯烷酮(NMP)的量为80Kg;加对苯二胺(PPD)的量为3.45Kg。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤(2)中加第一批对苯二甲酰氯(TPC) 的量为1.3Kg;所述步骤(3)中加入第二批TPC的量为5.2Kg。
4. 权利要求1一3任一项所述的方法制得的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)。
5. 根据权利要求4所述的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)，其特征在于特性粘度为6.0以 上。
6. 根据权利要求5所述的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)，其特征在于分子量为20000以 上。
7. 权利要求5—6任一项所述的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)在纺制对位芳纶长丝中的应 用。
全文摘要
一种高分子量聚对苯二甲酰对苯二胺的制备方法，包括以下步骤将无水氯化钙与N-甲基吡咯烷酮(NMP)按重量比4～20∶100的比例加入到反应器中，再加入适量的对苯二胺(PPD)，开动搅拌，室温下搅拌30min；反应器夹套通冷媒降温，使体系温度降到0～-15℃，加第一批对苯二甲酰氯(TPC)，继续搅拌30min；再降温至0～-15℃，加入第二批TPC，快速搅拌，反应体系出现爬杆、凝胶、又被搅碎后，停止反应，制得聚对苯二甲酰对苯二胺。本发明的方法，利用其中一种反应物TPC分两批加入，可有效地控制反应温度，并通过冷却降温系统，使得副反应的发生减少，制备的聚对苯二甲酰对苯二胺聚合物分子量较高，色泽较好。
文档编号C08G69/32GK101456950SQ20081022508
公开日2009年6月17日 申请日期2008年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者周爱民, 凯 唐, 朱敏英 申请人:烟台氨纶股份有限公司