[发明专利]芳族聚酰胺共聚物

说明书

技术领域

本专利申请涉及制备芳族聚酰胺聚合物的方法，所述芳族聚酰胺聚合物衍生自5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑(DAPBI)、对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰氯(TCl)，能够形成具有优异物理性能的纤维。

背景技术

衍生自5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑(DAPBI)、对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰氯(TCl，还通常称为对苯二甲酰氯)的纤维是本领域已知的。此种共聚物是俄国制造的高强度纤维(例如以商品名和)的基础。参见俄国专利申请2,045,586。美国专利4,172,938公开了制备芳族聚酰胺聚合物的方法，所述方法使用包含至少1.5但小于5重量％CaCl₂在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中的溶剂。

现有技术不允许在高固体含量反应中制备包含DAPBI的芳族聚酰胺聚合物，同时获得具有高特性粘度的聚合物。此类方法将是所期望的。

发明内容

在一些方面，本发明涉及包含2-(4-氨基苯基)-5(6)氨基苯基苯并咪唑(DAPBI)、对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰氯(TCl)的残基的聚合物，其中所述聚合物由包括以下步骤的方法制得：(a)在溶剂体系中形成b摩尔％DAPBI和y摩尔％PPD的浆液，所述溶剂体系包含有机溶剂和c重量％的无机盐，其中所述无机盐的含量为所述有机溶剂的至少5重量％，DAPBI和PPD的含量足以提供以聚合物基计具有12％或更大的固体重量百分比的聚合物溶液；以及(b)使步骤a)的浆液与化学计量量的对苯二甲酰氯接触以形成包含所述聚合物的产物，其中y和b之和为100，并且b×c之积为225或更大。

本发明的一些聚合物具有1至2的多分散指数(PDI)。在一些实施例中，PDI为1至1.8。在某些实施例中，PDI为1至1.5。

本发明的某些聚合物具有1.0重量％或更低的低聚物含量。一些聚合物具有0.75重量％或更低的低聚物含量，或在一些实施例中具有0.5重量％或更低的低聚物含量。

在其它方面，本发明涉及形成聚合物屑粒和/或聚合物的方法，所述聚合物屑粒和/或聚合物包含2-(4-氨基苯基)-5(6)氨基苯基苯并咪唑(DAPBI)、对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰氯(TCl)的残基，所述方法包括以下步骤：(a)在溶剂体系中形成b摩尔％DAPBI和y摩尔％PPD的浆液，所述溶剂体系包含有机溶剂和c重量％的无机盐，其中所述无机盐的含量为所述有机溶剂的至少5重量％，DAPBI和PPD的含量足以提供以聚合物基计具有12％或更大的固体重量百分比的聚合物溶液；以及(b)使步骤a)的浆液与化学计量量的对苯二甲酰氯接触以形成包含所述聚合物的产物，其中y和b之和为100，并且b×c之积为225或更大。在一些实施例中，b×c为300或350或更大。

使用较大量的无机盐(如CaCl₂)，致使特性粘度令人惊奇地提高(在较高固体下)。当制备高分子量材料如纤维时，此较高的特性粘度是有用的。此外，与较低固体的反应相比，较高固含量的聚合溶液降低了制造成本。

在一些实施例中，步骤b)中对苯二甲酰氯的添加分至少3步进行。在一些反应中，在最终添加前的步骤b)中每次对苯二甲酰氯添加后，将产物冷却至15℃或更低的温度。在某些优选的实施例中，步骤b)在搅拌下执行。在一些方法中，在任何单次添加中加入不超过10％的对苯二甲酰氯，直至胶凝点。可以单次量进行对苯二甲酰氯的最后添加，以便允许在胶凝前混合。

在某些实施例中，将得自步骤a)的浆液冷却至20℃或更低的温度，然后使所述浆液与化学计量量的对苯二甲酰氯接触。

在一些实施例中，有机溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)或二甲基乙酰胺(DMAC)。适宜的无机盐包括LiCl和CaCl₂。在一些实施例中，所述溶剂具有5.0至10％范围内的无机盐重量百分比。

在一些实施例中，聚合物可被分离。可用一个或多个洗涤步骤、中和步骤或二者来处理所述聚合物。在一些实施例中，聚合物可被粉碎。洗涤和/或中和步骤可在聚合物粉碎之前或之后执行。

在一些方面，本发明还涉及将所述聚合物溶解在包含硫酸的溶剂中以形成适于纺丝纤维的溶液的步骤。待溶解的聚合物包括可经过洗涤和/或中和的或可未洗涤和/或中和的分离出的聚合物以及可经过粉碎或可未粉碎的聚合物。