[发明专利]使用双轴捏和机将芳族聚酰胺聚合物溶解在硫酸中的方法

说明书

本发明关于一种使用双轴捏和机将芳族聚酰胺聚合物，更特别地是 PTTA(聚对亚苯基对苯二甲酰胺)溶解在硫酸中的方法。

溶解芳族聚酰胺聚合物的方法在所属技术领域是已知的。常见方法包 括将芳族聚酰胺聚合物溶解于反应器或捏和机中的液体硫酸中，并将所形 成的溶液脱气，例如WO 00/77515中所述。该方法在85℃用时4小时， 其导致芳族聚酰胺聚合物降解。或者根据US 5,599,623，将芳族聚酰胺聚 合物溶解在硫酸中是在低温(低于25℃)下进行，例如使用冷冻硫酸冰，随 后将所产生的固体溶液熔融并脱气。该方法用时6小时，因此具有大停留 时间分布。该方法限于具有含量为17.5-19.8重量％的PTTA作为芳族聚 酰胺聚合物的混合物。低于17.5重量％PPTA时，硫酸中形成了大量不 合格材料。而且从TDC(对苯二酰二氯)和PPD(对苯二胺)，以及其它单体 如DAPBI(5-(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑)、CI-TDC(2-氯代对苯二酰 二氯)和CI-PPD(2-氯-对苯二胺)获得的共聚物不能溶解或者仅能很困难地 溶解，因为所形成的固体溶液变得太粘和/或形成不易于进一步加工的大 块。这些已知方法因此具有固有的缺点。

WO 2006/045517中建议了一种改进。根据该方法PPTA或其共聚物 被运送到双螺杆挤出机中，然后加入硫酸并且混合以将PPTA溶解在硫酸 中。在膜形成并且脱气后，含有PPTA的纺丝原液离开双螺杆挤出机。该 方法有一些其它缺点如在计量进料中发生小量偏差，这些偏差不能消除且 在输出的PPTA浓度上为可见偏差。双螺杆挤出机的工作容积小，因此停 留时间也短。为了恒定结果，需要严格的控制系统。而且双螺杆挤出机是 昂贵的仪器，这使该方法在商业上的吸引力比较小。双螺杆挤出机是与双 螺杆捏和机不同的仪器。螺杆和挤出机内表面之间的距离小。在捏和机中， 主要的目的不在于将材料运送出捏和机，而是构建多个轴以彻底捏和材料。 双轴捏和机的工作容积大，因此停留时间也长。这要求不同类型的轴，对 于捏和运动，其相对较小且在轴和捏和机内表面之间有充足的空间。捏和 机的剪切水平比挤出机中的低，这导致与挤出机相比为具有低能量损耗的 方法。低能量损耗也意味着进行溶解方法所需的冷却能量低。

CN 1048710中公开了一种方法，其涉及通过将对苯二胺和对苯二甲酰 氯混合到双轴混合器中以得到聚(对苯基二甲酰基对苯基二胺)的聚合方 法。之后在排气双芯轴挤出机中对产物脱气。因此使用双轴混合器和双芯 轴挤出机以从聚合反应得到聚合树脂，而不是用于将聚合物溶解在溶剂中 以得到纺丝原液。

WO 96/34732公开了使用单轴捏和机。在这样的单轴捏和机中将聚合 材料熔融并脱气。然而聚合材料首先必须在其可以进入单轴捏和机之前溶 解，从而在添加聚合物之前将溶剂(硫酸)加入到单独的溶解单元中。这样 的单轴捏和机不适合溶解芳族聚酰胺聚合物，而后者是本发明的主题。

本发明的目的在于提供一种不具有上述缺点的方法。为此目的，已经 开发了一种新方法。本发明因此涉及一种使用双轴捏和机将芳族聚酰胺聚 合物溶解在硫酸中的方法，其包括以下步骤：

a)将聚合物和溶剂计量进料至捏和机中；

b)混合聚合物和溶剂以将聚合物溶解在溶剂中得到溶液；

c)将该溶液脱气得到纺丝原液；

d)将纺丝原液运送出捏和机；

其中聚合物是芳族聚酰胺聚合物，溶剂是硫酸，其中在将硫酸计量进料至 捏和机中之前将芳族聚酰胺聚合物计量进料至捏和机中。

将固体聚合物计量进料至捏和机中优选用回转阀进行，其具有的其它 优点在于捏和机可以在用于脱气所形成纺丝原液的真空下工作。

本发明中所用双轴捏和机适合将任何芳族聚酰胺聚合物(包括共聚物) 溶解在硫酸中。用TDC(对苯二酰二氯)和PPD(对苯二胺)制成的聚合物和 共聚物是最合适的，但用另外包含单体如DAPBI(5-(6)-氨基-2-(对氨基苯 基)-苯并咪唑)、CI-TDC(2-氯代对苯二酰二氯)、NDC(萘酰二氯)和 CI-PPD(2-氯-对苯二胺)的单体形成的共聚物可以同样好地使用。所有这些 和其它聚合物和共聚物在所属技术领域是公知的。

图1示意性说明了本发明。图1是双轴捏和机的示意图。