[发明专利]一种氨基化纳米二氧化硅改性的PBO聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及改性PBO聚合物及其制备方法。

背景技术

PBO聚合物是液晶芳香族聚苯唑类代表性聚合物之一。聚苯唑类纤维是一类大分子主链上含有苯并噻唑环、苯并噁唑环、苯并咪唑环的刚性棒状杂环结构的溶致液晶聚合物纤维，它们大都具有较高的力学性能、耐高温和耐化学腐蚀等特性，使其成为新一类高性能纤维材料。因此，PBO纤维作为复合材料的增强体具有巨大的应用前景。但是PBO纤维在紫外光照射100h，其强度只剩原来的50％，耐紫外线性能差。

发明内容

本发明是要解决现有的PBO纤维耐紫外线性能差的技术问题，而提供一种氨基化纳米二氧化硅改性的PBO聚合物及其制备方法。

本发明的氨基化纳米二氧化硅改性的PBO聚合物的结构表示式为：

其中n，s表示聚合度，n＝30～100，s＝30～100。

上述的氨基化纳米二氧化硅改性的PBO聚合物的制备方法按以下步骤进行：

一、纳米二氧化硅的氨基化处理：

a、将纳米二氧化硅加入无水甲苯中，搅拌均匀，得到二氧化硅溶胶，

b、再将该二氧化硅溶胶水浴加热至80～85℃，然后加入硅烷偶联剂，升温至沸腾回流并保持回流状态8～12h，然后降温、静置，除去上层清液，将下层的产物依次用乙醇、去离子水离心清洗，冷冻干燥，得到氨基化的纳米二氧化硅(NH₂-SNPs)；

二、共聚单体的预处理：

c、将氨基化的纳米二氧化硅(NH₂-SNPs)溶于去离子水中，滴加浓盐酸，有沉淀产生，将沉淀抽滤、水洗、冷冻干燥后，得到氨基化二氧化硅盐酸盐粉末；

d、将4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐溶于SnCl₂水溶液中，再加入氨基化二氧化硅盐酸盐粉末，搅拌溶解，得到溶液A；

e、将对苯二甲酸(TPA)溶解于NaOH水溶液中，得到溶液B；

f、在氮气保护下，将溶液B滴加到溶液A中，于温度为90～95℃的条件下搅拌反应0.5～1h，有固体析出，将析出的固体抽滤、水洗、冷冻干燥，得到复合内盐((DADHB/NH₂-SNPs)-is-TPA)；

三、SNPs-PBO复合物的合成

g、多聚磷酸的配置：将P₂O₅加入质量浓度为82％～85％的浓磷酸中，在温度为78～85℃的条件下搅拌反应1～1.5h，得到多聚磷酸溶液；

h、将复合内盐((DADHB/NH₂-SNPs)-is-TPA)加入到多聚磷酸溶液中，加入催化剂量的SnCl₂·2H₂O，在76～85℃的温度下搅拌反应2～3h，然后升温至120℃搅拌至体系混合均匀，然后以4～5℃/h的升温速度升温至138～145℃保持反应5～5.5h，再以4～5℃/h的升温速度升温至158～165℃保持反应10～10.5h，最后以4～5℃/h的升温速度升温至178～185℃保持反应10～10.5h，得到氨基化纳米二氧化硅改性的PBO聚合物。

本发明的氨基化纳米二氧化硅改性的PBO聚合物的反应过程可用下面的式子表示：

其中n，s表示聚合度，n＝30～100，s＝30～100。

本发明先采用硅烷偶联剂处理纳米二氧化硅，得到带有氨基修饰的纳米二氧化硅粒子，然后将处理后的氨基二氧化硅制成对苯二甲酸盐，再与4,6-二氨基间苯二酚以及对苯二甲酸共缩聚，得到氨基化纳米二氧化硅改性的PBO聚合物，纳米二氧化硅具有小尺寸效应和宏观量子隧道效应，二氧化硅连接在高分子链的不饱和键附近，并和不饱和键的电子云发生作用，改善高分子材料的热、光稳定性和化学稳定性，从而提高抗紫外线老化性、热老化性能和耐化学性能。氨基化纳米二氧化硅改性的PBO聚合物在紫外光照射100h，其强度只降低8％～14％，模量降低15％～20％，与PBO相比，在紫外线照射下的稳定性明显提高。

附图说明

图1是试验1中a中的纳米二氧化硅与氨基化的纳米二氧化硅的傅立叶红外吸收光谱图；

图2是试验2中纳米二氧化硅与氨基化的纳米二氧化硅的傅立叶红外吸收光谱图；

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的氨基化纳米二氧化硅改性的PBO聚合物的结构表示式为：

其中n，s表示聚合度，n＝30～100，s＝30～100。