[发明专利]含PPTA链段的芳香族聚砜酰胺共聚物纤维及其制造方法

说明书

技术领域

       本发明涉及一种芳香族聚砜酰胺共聚物纤维及其制造方法。特别是一种含PPTA链段的芳香族聚砜酰胺共聚物纤维及其制造方法。

背景技术

有机高分子聚合物芳香族聚砜酰胺是应用较广泛的工程塑料，具有耐化学腐蚀、耐高温、不燃性和电绝缘等优良性能。可以制成优良的过滤材料，也可用于电机的绝缘纸。尤其将其制成纺织纤维，由于其轻质、耐高温的特点，可用来制成一些特殊的专用服装。

最早关于芳香族聚砜酰胺纤维制造方法的报道来自于前苏联：

(1) 前苏联《化学纤维》杂志（1966, 01, 22~25题为《聚砜酰胺纤维的溶液纺丝成型过程》）的文章中提到芳香族聚砜酰胺纤维的制备。

工艺：聚合单体为4,4-二氨基二苯砜和1,4-对苯二甲酰氯，聚合溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；溶液浓度22 wt%，凝固浴温度20±1 ℃；纺丝速度1.0 m/min；喷丝板孔数×孔径 100×0.08 mm；喷丝头拉伸1.2倍；凝固浴采用水、一元醇、二元醇和三元醇，以及它们与N,N-二甲基甲酰胺的混合物。

(2) 前苏联《化学纤维》杂志（1971, 06, 38~40题为《以芳香族聚砜酰胺为基的纤维的制取》）的文章中提到芳香族聚砜酰胺纤维的制备：采用低温缩聚方法制备聚合物，聚合物溶剂采用N,N-二甲基乙酰胺，纺丝液聚合物的含量为15 %，通过湿法纺丝制备纤维，纺丝凝固浴采用N,N-二甲基甲酰胺和5 %LiCl。

我国关于芳香族聚砜酰胺纤维制造的报道见专利CN 1176256 C《芳香族聚砜酰胺纤维的制造方法》，并已产业化生产。将3,3-二氨基二苯砜和4,4-二氨基二苯砜溶解于N,N-二甲基乙酰胺中，加入1,4-对苯二甲酰氯进行缩聚反应，经无机碱中和后制得10~20 wt%的纺丝浆液。浆液进行过滤脱泡后，进行湿法纺丝和后处理制得芳香族聚砜酰胺纤维（俗称芳砜纶）。纺丝凝固浴和拉伸浴使用N,N-二甲基乙酰胺、LiCl和水。得到的芳砜纶纤维的断裂强度为2.9~3.3 cN/dtex，断裂伸长为20~25 %。

但是，由于芳砜纶结晶度比较差，力学性能一般，所以如何提高其综合性能是当今的重要课题之一。

目前关于这方面的研究重点大多数集中在如何提高聚合物的分子量上或是改善纺丝方法上，尚未见到在合成聚合物时加入其他单体的研究报道。

由1,4-对苯二胺和1,4-对苯二甲酰氯(或酸)缩聚成的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)，是全对位聚芳酰胺的代表，在我国被称为芳纶1414。

PPTA重复结构单元中有刚性的苯环和强极性的酸胺键，分子简单对称，分子间存在强烈的氢键作用，内旋转势能相当高，分子呈平面刚性伸直链规整排列，在纺丝时，稍受拉伸力的作用，分子链就容易沿外力方向取向排列，并且高度结晶，可以通过液晶纺丝成纤，得到的纤维的断裂强度为23~25 cN/dtex，断裂伸长为2~4 %，且有着很强的高温稳定性和阻燃性。但PPTA在很多有机溶剂中溶解性能很差，必须溶解在浓硫酸中进行干喷湿纺,纺丝时的工况比较恶劣。

发明内容

       本发明的目的之一在于提供一种含PPTA链段的芳香族聚砜酰胺共聚物。

本发明的目的之二在于提供该共聚物的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含PPTA链段的芳香族聚砜酰胺共聚物纤维，其特征在于该共聚物纤维的结构式为：

其中m=0.60~0.95，n=0.05~0.40，m+n=1。

一种制备上述的含PPTA链段的芳香族聚砜酰胺共聚物纤维的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

a.  将4,4-二氨基二苯砜和1,4-对苯二胺按（60~95）：（5~40）的摩尔比溶解于25~35 ℃的N,N-二甲基乙酰胺中，冷却至-10~50 ℃后加入1,4-对苯二甲酰氯，经缩聚反应30~90 min，调节反应液pH=7，制成聚合体含量为8~20 wt%的纺丝浆液，其中1,4-对苯二甲酰氯与4,4-二氨基二苯砜的摩尔比为1:1； 

b. 将步骤b所得纺丝浆液经过滤、脱泡和计量后进行湿法纺丝，凝固浴由45~65 wt %的N,N-二甲基乙酰胺和35~55 wt%的水组成，凝固浴的温度为-10~10 ℃，拉伸1.1~1.5倍；