[发明专利]一种合成高比浓对数粘度PPTA的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子化工技术领域，尤其是涉及一种合成高比浓对数粘度PPTA的方法。

背景技术

聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA），具有超强的力学、热学性质，是国防、航天等领域必不可少的高性能材料，高分子量、高比浓对数粘度PPTA的合成一直是工程领域和科学研究的焦点之一。低温溶液缩法是其中研究较多、应用最普遍的合成方法之一，当单体浓度设定为一个合适的值以后，由于缩聚反应速率较快，随着PPTA分子量的增加，分子间的相互吸引作用（氢键作用）增加很快，分子链间缠结加剧，致使PPTA链段发生“冻结”，分子链的运动和链增长反应受阻，从而影响PPTA分子量的继续提高。由此可见，如果能够为PPTA分子链继续增长创造有利条件，在合成过程中有效降低PPTA分子间相互作用，尽量减小分子链间的缠结，使PPTA链段处于“解冻”状态，将有利于合成得到高比浓对数粘度的PPTA。基于此，发表的文献和专利中，有的采用螺杆反应器能够对体系施以较大的剪切力，有的加入第三单体对其主链进行修饰等，这些方法能够降低PPTA分子间作用力，使PPTA的分子量得到一定的提高。但是前者对设备要求高，成本相应也高，后者需要引入其他物质对主链进行修饰，所得PPTA树脂性能有所降低。   

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种合成高比浓对数粘度PPTA的方法，提高PPTA的合成效率和PPTA的比浓对数粘度，并有助于降低成本。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的合成高比浓对数粘度PPTA的方法是在超声波作用环境中，依次进行以下步骤：

a.配制溶液体系

先将助溶剂搅拌溶解于极性溶剂中，然后再加入对苯二胺继续搅拌溶解，得溶液体系；

b.低温缩聚

将a步骤中所得溶液体系继续搅拌，在低温环境中，加入对苯二甲酰氯进行缩聚反应，随后加入酸吸收剂；

c.熟化

将b步骤中所得的体系转移到水浴中熟化，同时搅拌，最终得到颗粒均匀的高比浓对数粘度PPTA树脂。

进一步，a步骤中，温度控制范围为20℃~45℃；b步骤中所述低温环境的温度范围为0℃~10℃；c步骤中熟化的温度范围为60℃~90℃，熟化时间为0.5h~1.5h。

进一步，所述极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮；所述的助溶剂为氯化锂和氯化钙的复合体系，氯化锂和氯化钙的加入量分别为N-甲基吡咯烷酮物质的量的1/30~1/40、1/20~1/40，并在此范围内任意比例组合；所述的酸吸收剂为吡啶，吡啶的加入量为N-甲基吡咯烷酮物质的量的1/10~3/40。

进一步，所述的超声波的功率范围为100w~400w。

进一步，所述的反应体系中对苯二甲酰氯和对苯二胺的单体浓度为0.38mol/L，且对苯二甲酰氯的物质的量过量1.3/100。

进一步，所述的a、b、c步骤中都需要通入干燥的惰性气体进行保护 

本发明的有益效果是：

本发明的方法是在低温溶液缩聚合成PPTA的机械搅拌过程中，再加以超声波震荡环境，使得超声波的强烈的空化作用和周期震荡效果，来达到破坏反应过程中的凝胶，致使PPTA链段处于一种“解冻”和相对“无扰”的状态，使得链段之间继续发生碰撞和反应，最终得到分散较为均匀的体系，且所得PPTA树脂的比浓对数粘度大于4.5。本发明与现有的合成PPTA的方法相比，其优势在于：(1)反应前溶液体系的配制在超声比环境下进行，使得助溶剂的溶解速率大大加快，这样大大缩短合成时间，使得效率大大提高；（2）在反应之前由于超声波环境的存在，使得体系分散的更加均匀，单体和助溶剂在极性溶剂中基本可以达到均一稳定的状态；（3）在聚合过程中加以超声波环境，其空化作用可以使得反应体系的凝胶点后移，其周期震荡作用可以使得PPTA链段尽量处于一种“解冻”和相对“无扰”状态，使其之间继续发生碰撞和反应，有利于分子量的进一步提高；(4)在熟化阶段加以超声波环境，可以使得得到的PPTA树脂颗粒均匀，不用经过后期研磨等处理工序，提高了效率。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到启示。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书以及实施例所特别指出的方法来实现和获得。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1