[发明专利]聚间苯二甲酰二氨基二苯砜纤维的连续化制造方法及设备

说明书

技术领域

本发明属于高性能材料制造领域，涉及了一种耐高温材料的制造，具体是聚间苯二甲酰间二氨基二苯砜纤维的连续化制造方法及设备。

背景技术

聚间苯二甲酰二氨基二苯砜纤维，是一种综合性能优良的高科技纤维，具有良好的物理机械性能，在电绝缘纸、高温过滤材料、防护服装、蜂窝和结构材料等方面有着广泛的用途。是航空航天、电子、通讯、环保、石油化工、海洋开发和特种服装等领域的重要基础材料。

聚间苯二甲酰二氨基二苯砜纤维最突出的特点是在高温下的耐老化性能好，居世界耐高温纤维中首位。在240℃下加热1000小时，仍保持原纤维强度的65％，其极限氧指数L01值达33，是一种难燃纤维，具有自熄性，高温燃烧表面炭化，从而使这种纤维不易燃烧。燃烧时只放出少量无毒烟气，不产生熔滴。

聚间苯二甲酰二氨基二苯砜纤维纤维还具有良好的耐腐蚀性，良好的防辐射性、绝热性与电绝缘性能等。长期以来，我国耐高温纤维一直依赖进口，国内市场被美、日、俄等国所垄断，其技术对我国不转让，实行封锁。

目前国内制备聚间苯二甲酰二氨基二苯砜纤维高聚物采用间歇式低温聚合，具体是将间位二氨基二苯砜溶解于二甲乙酰胺中，低温下与等摩尔间苯二甲酰氯在带搅拌的反应釜中聚合反应制备芳香族聚砜酰胺。该方法存在非连续、反应热量不易及时耗散，极易造成反应局部过热，以及反应不均，导致反应聚合度不一，分子量分布大，聚合物粘度不稳定。同时聚合物未经过水洗等操作，聚合物中杂质比较多，严重影响后序加工中成品的物理机械性能和电绝缘性能。如公开号CN163191A中国专利中，聚合制备中需要经过氢氧化钙中和，产生氯化钙盐提高聚合物中盐分，影响后序产品的物理机械性能和电绝缘性能。另外，也尝试用不同种类中和剂，如中国专利1341169A中所述，采用一种与氯化氢反应产生不溶于聚合溶剂的盐，但此方法在聚合物分子量较高的情况下，过滤效果不佳损耗大，同时纺丝溶液中仍含有盐份影响产品质量。目前制备聚间苯二甲酰二氨基二苯砜纤维采用湿法纺丝和干法纺丝。

发明内容

本发明目的在于提供一种连续化制备聚间苯二甲酰二氨基二苯砜纤维的方法。

本发明的另一目的是提供了该方法所采用的设备。

本发明的目的是这样实现的：一种连续化制备聚间苯二甲酰二氨基二苯砜纤维树脂的方法，包括以下步骤：

(1)聚间苯二甲酰间二氨基二苯砜的连续低温聚合

将33’-二氨基二苯砜(33’-DDS)溶解于酰胺类极性溶剂中，冷却至-10℃-10℃，加入等摩尔量的间苯二甲基酰氯(IPC)在两台或以上双螺杆反应器中进行连续缩聚反应，其中自第二台螺杆反应器开始在螺杆后端开孔抽真空以脱出小分子，最终制成浓度为12％-30％的聚合浆液；

(2)高纯度纺丝原液制备

a)将步骤(1)的聚合浆液经过沉析、水洗、干燥工序处理，除去聚合浆液中的杂质和低分子聚合体，得到高质量均一的聚合体；

b)将干燥后的聚合体，预溶解在定量酰胺类极性溶剂中，考虑成本可以采用二甲基乙酰胺溶剂，在预溶解釜中配制成不同固含量的浆液；

c)将配制后的浆液在双螺杆挤出机高剪切的作用下，充分混合、溶解，得到完全溶解的纺丝浆液；

d)将溶解的纺丝浆液经过过滤、脱泡处理，除去纺丝浆液中的未溶解粒子和微小气泡，最终得到均一高纯度的无盐纺丝原液；

(3)湿法纺制纤维

e)纺丝溶液经过纺丝计量泵、过滤，通过喷丝头喷入以水作为凝固剂的凝固浴中凝固成形；

f)将步骤e)所制得的丝束经过多段拉伸和水洗，以除去丝束上的溶剂；

g)将步骤f)的水洗后丝束经过干燥、热拉伸和热定型后，进行卷曲、切断成所要求的纤维长度，得到成品纤维。

在本发明中，步骤(1)中极性酰胺溶剂可以选择二甲基乙酰胺(DMAC)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)，酰胺类极性溶剂中水分含量低于200ppm，优选100ppm以内。

步骤(1)中聚合反应采用两台或以上双螺杆反应器，双螺杆采用自清式双轴混合器的两根互相啮合的螺杆，由多段、单头或多头的正(或反)向深槽螺纹块组成，螺杆的长径比为28∶1-70∶1，转速40-400rpm，聚合物停留时间为5-35分钟。其中自第二台螺杆反应器开始在螺杆后端开孔抽真空以脱出小分子，双螺杆反应器后段开孔，通过抽真空的方式可以脱除高粘度聚合物中副产物氯化氢小分子。