聚對苯二甲酰對苯二胺的聚合與溶解工藝研究.pdf

1、聚對苯二甲酰對苯二胺(poly-p-phenylene terephthalamide,PPTA)纖維性能卓越,被廣泛地應用在工業(yè)及一些特殊的領域中。低溫溶液聚合法是生產PPTA聚合體最為成熟且早已工業(yè)化的方法,而PPTA纖維則是由PPTA的液晶溶液經由干噴濕紡法制備而成。本文選用新的N-乙基吡咯烷酮/氯化鈣(NEP-CaCl2)溶劑體系,采用低溫溶液縮聚聚合法來制備PPTA聚合體,獲得了制備高比濃對數粘度PPTA的工藝條件；同時研究了

2、PPTA在濃硫酸中的溶解規(guī)律以及PPTA-H2SO4溶液的流變性能。
　　 制備高性能PPTA纖維的首要任務是合成出高分子量的PPTA聚合體。以TPC與PPDA為單體,在NEP-CaCl2溶劑體系中進行低溫溶液聚合來制備PPTA聚合體,其分子量主要與單體摩爾濃度、單體摩爾比、溶劑體系中水含量、初始反應溫度、吡啶加入量、氯化鈣含量、氯化鈣干燥方式等因素有關。本文通過對聚合體比濃對數粘度的測量來確定這些因素的影響,進而制定合理的聚合

3、工藝。結果表明:單體摩爾濃度的最佳范圍為0.40～0.45mol/L、TPC與PPDA的最佳摩爾比為1.006、溶劑體系的含水量必須控制在100ppm以下、初始反應溫度一般以-10～0℃為佳、吡啶的添加濃度在0.5～0.7 mol/L較為適宜、溶劑體系中CaCl2含量應當大于7wt％為宜、將CaCl2在馬弗爐中350℃下干燥5小時的處理方式較為理想。
　　 本文采用高速剪切溶解設備來進行PPTA在濃硫酸中的溶解工藝研究。通過對溶

4、解過程中PPTA聚合體的降解率、溶液阻塞系數、流變性等方面的表征,討論了溶解溫度、溶解時間、溶液濃度以及溶劑體系中硫酸濃度等因素對PPTA樹脂溶解過程的影響。結果表明:1.隨著PPTA在濃硫酸中溶解時間的增加,PPTA降解率增大、阻塞系數變小；2.溶解溫度對PPTA的溶解過程影響很大,隨著溶解溫度的升高,溶解速度加快,降解也加劇,阻塞系數下降,同時溶液的流動曲線隨溶液溫度的上升而下移；3.隨著溶液濃度的增加,降解率降低,阻塞系數變大,粘

5、流活化能增大,溶液的流動曲線上升；4.隨著濃硫酸濃度的增加,溶解速度加快,降解率下降,阻塞系數也下降,溶液的流動曲線下移,流動性趨好。濃硫酸濃度越接近100wt％越好。這些實驗結果將為制定適當的紡絲工藝提供有力的指導。
　　 綜合考慮溶解溫度、溶解時間、溶液濃度以及溶劑體系中濃硫酸濃度等因素對PPTA溶解過程的影響,我們認為PPTA在100wt％的濃硫酸中溶解約1小時即可獲得較好的紡絲溶液,溫度控制在80～86℃,溶液濃度則在1