一种聚对苯撑苯并二噁唑纤维纺丝成形方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112941657A(43)申请公布日2021.06.11(21)申请号202110115778.7D01D5/34(2006.01)(22)申请日2021.01.27C08G73/22(2006.01)(71)申请人山东非金属材料研究所地址250031山东省济南市天桥区田家庄东路3号(72)发明人陈湘栋张殿波刘薇钟蔚华刘宗法郭程张晓光刘群孟昭瑞(74)专利代理机构济南舜源专利事务所有限公司37205代理人苗峻赵斌(51)Int.Cl.D01F6/78(2006.01)D01D5/04(2006.01)D01D5/06(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种聚对苯撑苯并二噁唑纤维纺丝成形方法(57)摘要本发明属于高性能纤维领域，尤其涉及一种聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维纺丝成形方法，包括如下步骤：首先制备低粘度PBO预聚物，然后将预聚物输送至双螺杆挤出机，第三单体以侧喂料的方式加入聚合体系，在双螺杆挤出机中完成共聚得到最终纺丝液；将上述纺丝液从喷丝板挤出，在空气层拉伸，然后进入凝固浴槽，完成双扩散，凝固成纤，最终制备的PBO纤维结构致密，内外均一性高，力学性能好，磷酸残留率低，综合性能更加优良。CN112941657ACN112941657A权利要求书1/2页1.一种聚对苯撑苯并二噁唑纤维纺丝成形方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)在通氮气的聚合釜中，加入釜容积1/3的多聚磷酸溶剂，加入聚合单体对苯二甲酰氯并搅拌30～60min，加入抗氧化剂氯化亚锡，升温至100～120℃，搅拌30～60min，加入与对苯二甲酰氯摩尔比为0.85:1～0.95:1的4,6‑二氨基间苯二酚盐酸盐，搅拌10～20min，再加入五氧化二磷，搅拌10～20min，升温至120～150℃，搅拌36～48h，完成预聚；(2)将上述预聚物经管道输送至双螺杆挤出机，同时将与对苯二甲酰氯摩尔比为0.05:1～0.15:1的第三单体以侧喂料的形式加入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机中进行共聚，得到共聚PBO纺丝原液；其中所采用的双螺杆挤出机为三级螺杆串联，长径比均为52，螺杆转速50～100r/min，温度设置为150～220℃；(3)将上述纺丝原液输送至纺丝计量泵，经精确计量后，进入纺丝组件，纺丝原液从喷丝板的喷丝孔挤出，在空气层拉伸取向，而后进入凝固成形系统，在凝固成形系统中发生双扩散凝固成纤；(4)成形后的纤维经两道水洗、烘干、上油、卷绕后，得到成品PBO纤维。2.根据权利要求1所述聚对苯撑苯并二噁唑纤维纺丝成形方法，其特征在于：所述的第三单体选自以下结构中的一种或几种:3.根据权利要求1所述聚对苯撑苯并二噁唑纤维纺丝成形方法，其特征在于：步骤(1)中4,6‑二氨基间苯二酚盐酸盐和步骤(2)中第三单体的总摩尔数与对苯二甲酰氯摩尔数之比为1：1；三种单体在聚合体系中的固含量为10％～15％，氯化亚锡添加量为三种单体总质量的0.3％～1％；五氧化二磷的添加量为控制反应结束后体系中五氧化二磷含量为80％～86％；步骤(1)预聚结束后得到的预聚物特性粘度为0.4～1dl/g。4.根据权利要求1所述聚对苯撑苯并二噁唑纤维纺丝成形方法，其特征在于：所述步骤(2)中第三单体在第一级螺杆第三阶以侧喂料的形式加入，预聚物从螺杆第二阶进入双螺杆挤出机，第三单体在预聚物后进入。5.一种聚对苯撑苯并二噁唑纤维纺丝装置，其特征在于：具体结构如下：由预聚釜、双螺杆挤出机、熔体管道、计量泵、喷丝板和凝固成形系统顺次连接组成，其中预聚釜设置在双螺杆挤出机进料端，双螺杆挤出机出料端连接有熔体管道和计量泵，熔体管道尾部设置有喷丝板，喷丝板下方为凝固成形系统。6.一种用于聚对苯撑苯并二噁唑纤维纺丝装置的凝固成形系统，其特征在于：具体结构如下：2CN112941657A权利要求书2/2页由两个立式凝固浴槽：凝固浴槽A和凝固浴槽B串联组成，其中凝固浴槽A设置在喷丝板下方，其内部设置有垂直的纺丝套管，纺丝套管入口安装有稳流板，纺丝套管底部连接有软质纺丝套管，该软质纺丝套管穿出凝固浴槽A并与凝固浴槽B直接连接，凝固浴槽B底部设置有导向轮，凝固浴槽B顶部上方设置有导辊，凝固浴槽A顶部设置有浴液循环进口，并通过管路和循环泵与凝固浴槽B顶部连接，凝固浴槽A和凝固浴槽B底部均安装有升降台。7.根据权利要求6所述的凝固成形系统，其特征在于：所述纺丝套管直径为0.1m～0.3m，长度为1m～1.5m，软质纺丝套管直径为0.2m～0.4m，长度为2m～2.5m，凝固浴槽A和凝固浴槽B高度差为1m～1.2m。8.根据权利要求6所述的凝固成形系统，其特征在于：所采用的凝固浴为磷酸水溶液，其浓度为3％～10％，温度