[发明专利]一种基于3,3’,4,4’-四氨基联苯盐酸盐高性能有机纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高性能有机纤维制备技术领域，具体涉及一种新型高性能有机纤维的新制备方法。

背景技术

传统的PBO制备方法主要有以下两种：1、用4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐与对苯二甲酰氯或对苯二甲酸在多聚磷酸的条件下先脱除HCl，然后升温发生聚合反应，所得的聚合物经过滤，脱气处理后得到纺丝液，纺丝液经过螺杆挤出机通过喷丝板挤出，经过空气浴，酸洗，碱洗，卷饶，得到直径约为15微米的PBO纤维，经过热处理后得到高模量的PBO纤维。2、用4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐与等摩尔的对苯二甲酸制成络合盐。将络合盐与多聚磷酸搅均后升温聚合，所得的聚合物经过滤，脱气处理后得到纺丝液，纺丝液经过螺杆挤出机通过喷丝板挤出，经过空气浴，酸洗，碱洗，卷饶，得到直径约为15微米的PBO纤维，经过热处理后得到高模量的PBO纤维。上述的传统方法制得的纤维具有以下不足：1、表面十分的光滑，所得的聚合物在化学结构上没有任何的活性基团，因此与树脂的结合能力非常的差。2、传统的PBO纤维虽然在有机纤维中耐热性能相对较高，但是仍远不及无机纤维，因此在一些领域发展受限。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的PBO纤维普遍存在纤维表面光滑且活性低，不易与树脂浸润，致使纤维与树脂基体之间的界面粘结差，界面剪切强度低的问题，而提供一种基于3,3',4,4'-四氨基联苯盐酸盐高性能有机纤维的制备方法。

本发明的一种基于3,3',4,4'-四氨基联苯盐酸盐高性能有机纤维的制备方法，是按照以下步骤进行的：一、将4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐、3,3',4,4'-四氨基联苯盐酸盐、2,5-二羟基对苯二甲酸、多聚磷酸和第一份五氧化二磷，在体系压力为小于20mmHg的条件下，依次升温至20℃反应6h、升温至40℃反应120h、升温至20℃反应18h、升温至60℃反应24h，再加入第二份五氧化二磷，在温度为100℃反应24h后，加入聚甲基苯基硅氧烷后，依次在温度为140℃的条件下反应24h、在温度为195℃的条件下反应48h后，得到粗品聚合物；二、将步骤一得到的粗品聚合物经过滤，脱气后，用双螺杆挤出机挤出，得纺丝液；三、将步骤二得到的纺丝液，采用干喷湿纺工艺制备得到初生纤维；四、将步骤三得到的初生纤维经水洗，醇洗，碱洗，干燥后，在氮气保护下150～600℃处理0.5h，得基于3,3',4,4'-四氨基联苯盐酸盐高性能有机纤维；

其中，步骤一中所述的2,5-二羟基对苯二甲酸的摩尔数为4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐与3,3',4,4'-四氨基联苯盐酸盐的摩尔数之和；

步骤一中所述的多聚磷酸的加入量为4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐、3,3',4,4'-四氨基联苯盐酸盐与2,5-二羟基对苯二甲酸的总质量的3倍；

步骤一中所述的第一份五氧化二磷与多聚磷酸的质量比为1:3；

步骤一中所述的第二份五氧化二磷与多聚磷酸的质量比为1:15；

步骤一中所述的聚甲基苯基硅氧烷与多聚磷酸的质量比为0.01～0.17:1。

本发明包含以下有益效果：

1、本发明所用方法由于加入了3,3',4,4'-四氨基联苯盐酸盐，所得的聚合物分子中引入了－NH，这样的分子结构更容易与树脂结合。与同等条件下制备的PBO纤维相比，以浸胶缠绕固化后所得的NOL环试样的剪切强度作为指标,考察两种纤维复合材料性能的影响,两组平行实验取平均值，结果表明本发明所制备的纤维剪切强度最高能够提升30%。

2、本发明所用方法由于采用2,5-二羟基对苯二甲酸为另一单体，所得的聚合物分子中引入了两个－OH，它能够与聚甲基苯基硅氧烷的甲氧基发生接枝缩聚，形成具有适度交联密度的有机硅改性纤维，它与传统的PBO纤维相比，大量苯基的存在使之与树脂的相容性更好，同时还降低了树脂内应力。

3、本发明所用方法采用有机硅制备一种基于3,3',4,4'-四氨基联苯盐酸盐高性能有机纤维，经热处理以后，纤维的耐热性能和抗氧化能力都得到提高，实验结果表明与同等条件下制备的PBO纤维相比耐热性能最高可以提升25%。

4、本发明所用方法制备的一种基于3,3',4,4'-四氨基联苯盐酸盐高性能有机纤维，拉伸强度可达2.3～4.8GPa。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。