[其他]芳香族聚酰胺

说明书

本发明涉及具有良好热阻的芳香族聚酰胺，特别是涉及甚至在其玻璃化转变温度以上的高温下保持弹性模量的聚酰胺。

由于聚酰胺良好的机械性能、热阻、抗燃性、电性能和化学稳定性，它可广泛用于各种领域，如工业材料，防护衣和防护内层。迄今为止已经工业生产和销售的芳香族聚酰胺主要可分为两类。一类是代表所谓的对位芳香族聚酰胺，如聚（对苯二甲酰对苯二胺）（此后缩写为PPTA）。它具有高结晶度、高熔点、高机械强度、低伸长率和高弹性模量的特性，而刚度和低伸长率导致其加工性能差。也由于对位芳香族聚酰胺微溶于通常的极性有机溶剂，如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮，所以给成膜、纺丝和其它各种成型加工带来了困难。因此这就限制了对位芳香族聚酰胺的应用，它只能用作为轮胎帘布，结构材料和复合材料的增强长丝。

另一类是代表所谓的间位芳香族聚酰胺，如聚（间苯二甲酰间苯二胺）（此后缩写为PMIA）。间位聚酰胺的机械性能的在某种程度上比对位聚酰胺要低，而它具有良好的加工性并也可溶于上述的极性有机溶剂中。因此间位聚酰胺可用于纺丝和薄膜流延，并且广泛用于各种领域，如阻燃防护衣和防火衣、各种工业用带、耐热毡和耐热绝缘纸以及粘合剂。

然而，PMIA的结晶度低于PPTA，这就导致玻璃化转变温度Tg（220℃以上）以上的物理性能的急剧降低。因此，PMIA在低于Tg的温度下表现出良好的性能，而在Tg以上的高温下产生了特殊的问题。甚至，瞬时的使用或短时间的应用都会导致收缩或性能的急剧降低，因此这就限制了使用范围。例如，作为防止收缩的措施，日本专利公报No.17692/1978公布了一种PMIA纤维的高温热处理方法。该方法是不适宜的，因为这种处理会导致纤维表面的损坏和性能降低。此外，作为一种防止薄膜热收缩和增强其抗化学试剂性能的方法，日本专利公报No.110128/1980和13742/1980已经公布了用含有交联剂的聚合物溶液的成膜方法。然而在这些方法中选择交联剂和最佳成膜条件是困难的。

本发明的目的是提供芳香族聚酰胺，这种芳香族聚酰胺可通过保持PMIA具有的各种优点以及通过防止上述的缺点，特别是防止在高于Tg的温度下的性能的降低而在较高的温度下使用。

为了克服前述的问题，本发明者在制备聚合物时已广泛研究了各种单体的组合。结果他们发现了含有特定的重复单元和带有甲基侧链的芳香族聚酰胺可以形成薄膜，在研究这种薄膜的粘弹性时，在从Tg℃到Tg+100℃温度范围内，几乎没有储能模量的降低。上述结果使得本发明得以实现。

本发明涉及聚酰胺，该聚酰胺包括聚合物的玻璃化转变温度范围为不低于250℃～不高于400℃，并且在不低于玻璃化转变温度的温度下进行热处理后，所述聚合物的模制品的储能模量满足式（Ⅰ）：

(E′（Tg）)/(E′（Tg+100℃）) ＜3

式中符号表示下列性能。

Tg：玻璃化转变温度（℃）

E′（Tg）：在玻璃化转变温度时的储能模量（GPa）

E′（Tg+100℃）：在Tg+100℃时的储能模量（GPa）

在本发明中，Tg温度时的储能模量与Tg+100℃时的储能模量之比满足不大于3，最好不大于2。已经发现尤其是通过阻止Tg以上高温时物理性能的降低，使得这个比例保持芳香族聚酰胺的热阻，因此得到可在较高的温度下使用的芳香族聚酰胺。

已经研究了在Tg温度与Tg+100℃温度时的储能模量比，作为评价导致Tg以上高温时性能下降的各种因素的方法，这种性能下降是PMIA的一个缺点。

在任何情况下该比值都大于3。

在本发明中为了满足该比值不大于3的要求，已将注意力集中在这个比值上，并且研究了芳香族聚酰胺。

在该研究过程中，研究了甲基取代的芳香族聚酰胺，该芳香族聚酰胺的Tg范围为250℃到400℃，并具有式（Ⅱ）的特定结构。

结果发现，对由该芳香族聚酰胺制成的薄膜在从Tg到Tg+150℃温度范围内进行热处理，并测定所得薄膜的粘弹性可满足上述要求。

按照这种热处理方法，将薄膜固定在一定的间隔之间，在不低于Tg而最好是在Tg～Tg+150℃的范围内的恒温下处理1～100分钟，最好是5～60分钟。

最好是在Tg～Tg+150℃的范围内以2～10℃/分的升温速度处理。

在Tg以下的温度，热处理是不充分的，而在Tg+150℃以上聚合物会发生损坏。

因此在这些情况下不能得到好的薄膜。