[发明专利]一种交联增强间位芳纶及其制备方法

说明书

本发明提供了一种交联增强间位芳纶及其制备方法，该方法以异氰酸酯类为交联剂，加入催化剂后在一定温度条件下处理一段时间后再水洗、烘干及热定型制备一种高强度间位芳纶；本发明制备出间位芳纶进行交联，其纤维之间结合力增加，具有优良的力学性能及耐高温性能。

【技术领域】

本发明属于间位芳纶领域，具体涉及一种交联增强间位芳纶及其制备方法。

【背景技术】

间位芳纶是一种优异的耐高温纤维，其总量居特种纤维第二位。国外生产间位芳纶的企业主要包括美国杜邦公司、日本帝人公司、韩国熊津公司，美国杜邦率先实现间位芳纶的商业化生产，间位芳纶占全球间位芳纶总产量的一半以上。国内间位芳纶产品产能不断增加，产品多样性不断丰富，产品品质不断提升，使得国内制备的间位芳纶能够在很多高端领域提高市场占有率以及产品竞争力。

聚间苯二甲酰间苯二胺是排列规整的锯齿型大分子，由于其自身性质具有阻燃、绝缘、抗辐射、高强度、高模量等优异的性能，广泛应用于能源、交通、化工、电子等行业的安全防护、环保过滤、结构增强和电气绝缘等方面。目前针对间位芳纶的增强技术，包括化学方法和物理方法。物理方法包括紫外线、高能辐射及等离子体等改变纤维浸润性，化学方法包括刻蚀、引入官能团、扩散等表面活化和加入单体进行表面接枝改善纤维表面组成及结构；但利用上述方法制备间位芳纶过程中，由于间位芳纶表面能较低，缺乏有化学活性的官能团，反应活性比较低，纤维横向结合力比较弱，横向强度不高使得间位芳纶在压缩及剪切力作用下容易产生断裂，因此制备出的间位芳纶在某些实际应用中强度难以满足。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种交联增强间位芳纶及其制备方法；该制备方法为了解决间位芳纶表面能较低，纤维横向结合力比较弱，横向强度不高使得在压缩及剪切力作用下容易产生断裂的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种交联增强间位芳纶，结构式为：

其中，80≤n≤150、80≤x≤150、80≤m≤150；

R为中的一种或几种。

一种交联增强间位芳纶的制备方法，制备过程为：将间位芳纶原丝放置于含有催化剂的异氰酸酯类有机溶液中静置反应，得到交联处理后的间位芳纶；将交联处理后的间位芳纶经过水洗、烘干、热定型后，制得交联增强间位芳纶。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述异氰酸酯类为2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯、萘1,5-二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯和三苯甲烷三异氰酸酯中的一种或几种。

优选的，所述催化剂为辛酸亚锡、辛酸铅、辛酸钴、辛酸铁、二月桂酸二丁基锡、钛酸四异丁酯和三亚乙基二胺的一种或两种。

优选的，所述有机溶液中的有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜。

优选的，含有催化剂的异氰酸酯类有机溶液中，异氰酸酯类质量含量1～10％，催化剂质量含量0.5-3％，余量为有机溶剂。

优选的，间位芳纶原丝在含有催化剂的异氰酸酯类有机溶液中的静置反应温度为40～150℃，时间为5～60min。

优选的，交联处理后的间位芳纶经过水洗后，烘干温度为120～180℃，烘干至间位芳纶的含水率小于5％，进行热定型。

优选的，热定型温度为200～400℃，热拉伸倍数为1.5～4倍，热定型至间位芳纶稳定成型。

优选的，所述间位芳纶原丝由湿法纺丝制备的间位芳纶经过成形、水洗、烘干后制得。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：