一种对位芳纶的溶解方法及其应用技术

技术编号:10199344 阅读:210 留言:0更新日期:2014-07-11 09:23
本发明专利技术属于芳纶溶解技术领域,公开了一种制备方法简单、温和、有效、有机溶剂选择范围广的对位芳纶的溶解方法及其应用。该方法通过将对位芳纶加入质子酸与有机溶剂的混合溶液中,加热搅拌均匀,超声处理,室温静置至溶液透明,过滤,得到对位芳纶溶液。本发明专利技术的制备方法条件温和,利用质子酸的H+与对位芳纶分子链上的N结合,反离子-M-R诱导质子化的对位芳纶分子溶解于有机溶剂中,避免了传统对位芳纶溶解方法中使用的强酸强碱。可获得浓度为2~8wt%的对位芳纶溶液。通过对质子酸的-R基团的调节使对位芳纶可与很多有机溶剂具有较好的相容性,解决了传统方法无法在这些有机溶剂中分散和应用的问题,扩大了芳纶溶解后的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于芳纶溶解
,公开了一种制备方法简单、温和、有效、有机溶剂选择范围广的对位芳纶的溶解方法及其应用。该方法通过将对位芳纶加入质子酸与有机溶剂的混合溶液中,加热搅拌均匀,超声处理,室温静置至溶液透明,过滤,得到对位芳纶溶液。本专利技术的制备方法条件温和,利用质子酸的H+与对位芳纶分子链上的N结合,反离子-M-R诱导质子化的对位芳纶分子溶解于有机溶剂中,避免了传统对位芳纶溶解方法中使用的强酸强碱。可获得浓度为2~8wt%的对位芳纶溶液。通过对质子酸的-R基团的调节使对位芳纶可与很多有机溶剂具有较好的相容性,解决了传统方法无法在这些有机溶剂中分散和应用的问题,扩大了芳纶溶解后的应用范围。【专利说明】一种对位芳纶的溶解方法及其应用
本专利技术属于芳纶溶解
,特别涉及一种制备方法简单、温和、有效、有机溶剂选择范围广的对位芳纶的溶解方法及其应用。
技术介绍
对位芳纶的化学名称为聚对苯二甲酸对苯二胺(PPTA),中国称其为芳纶-1414,商品名为Kevlar的产品是美国杜邦公司上世纪六十年代研制并于七十年代产业化的高性能对位芳纶。PPTA由于其分子链沿长度方向高度取向,并且具有极强的链间结合力,从而赋予纤维空前的高强度、高模量和耐高温特性、耐酸耐碱、重量轻等优良性能。PPTA性能中突出的特点是高强度和高模量。对位纤维的强度是钢强度的3倍,是涤纶工业丝的4倍。它的弹性模量是涤纶工业丝的4~10倍,是一般聚酰胺纤维的10倍以上,是聚酯纤维的4~5倍。且其热稳定性很好,在高温下仍能保持较高的强度,如在20(TC下经历IOOh,仍能保持原强度的75%,在260°C仍可保持原强度的65%,在560°C的高温下不分解不熔化。其优异的性能使得其在国防、民用中得到了广泛的应用,如用做防弹、防护材料制备防弹衣和防弹装甲等,橡胶增强材料用于质轻的轮胎,绳索材料用于起重机吊索等。因此,对于对位芳纶的基本性能掌握对于生产、应用具有很重要的意义。尽管Kevlar纤维已经面世快半个世纪,但由于该材料的优异性能,各个国家及主要生产商对于对位芳纶的信息仍处于保密状态,我们对其仅有有限的了解。因此对于其各方面性能的探讨显得很有必要。对位芳纶的有效溶解是对其有效利用的关键。对于对位芳纶最先开始使用的也是现在最常使用的加工方式是将其溶解于浓硫酸中再进行加工处理,如其溶解于浓硫酸中进行液晶纺丝制备Kevlar纤维。但是该方法中使用到的浓硫酸浓度要求极高,容易腐蚀设备,且操作危险,不利于工业化生产。后来Takayanagi等人专利技术了一种新的溶解对位芳纶的方法,用DMSO和强碱作为溶剂溶解PPTA形成均一的聚阴离子溶液。此方法中使用了强碱且有机溶剂仅限于DMS0,对于扩大PPTA的应用还是有一定的局限。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足,本专利技术的首要目的在于提供一种制备方法简单、温和、有效、有机溶剂选择范围广的对位芳纶的溶解方法。本专利技术另一目的在于提供上述对位芳纶的溶解方法在溶解芳纶中的应用。本专利技术的目的通过下述方案实现:一种制备方法简单、温和、有效、有机溶剂选择范围广的对位芳纶的溶解方法,包括以下步骤:将对位芳纶加入质子酸与有机溶剂的混合溶液中,加热搅拌均匀,超声处理,室温静置至溶液透明,过滤,得到对位芳纶溶液。所述质子酸具有H+-M-R的结构,其中M为酸根,R为碳长链。优选地,所述的M 为-S03,-C00_,P043_ 中的一种;所述的 R 为-CltlF17, HOOCC8F17-,-^^17? _C6H13,-C8H17, _C17H33,_C17H35,-C17H31J _CnH23,-ArC12H25 中的一种。其中,所述的-C17H33为油酸长链,-C17H35为硬脂酸长链,-C17H31为亚油酸长链,-C11H23为月桂基。所述的月桂基结构式如下:【权利要求】1.一种对位芳纶的溶解方法,其特征在于包括以下步骤:将对位芳纶加入质子酸与有机溶剂的混合溶液中,加热搅拌均匀,超声处理,室温静置至溶液透明,过滤,得到对位芳纶溶液。2.根据权利要求1所述的对位芳纶的溶解方法,其特征在于:所述质子酸具有H+-M-R的结构,其中M为酸根,R为碳长链。3.根据权利要求2所述的对位芳纶的溶解方法,其特征在于:所述的M为-303,-0)0_和PO,中的一种;所述的 R 为-C10F17, HOOCC8F17-, -C8F17, -C6H13, -C8H17, -C17H33, -C17H35, -C17H31,-C11H23 和-ArC12H25 中的一种。4.根据权利要求3所述的对位芳纶的溶解方法,其特征在于:所述的-C17H33为油酸长链,-C17H35为硬脂酸长链,-C17H31为亚油酸长链,-C11H23为月桂基。5.根据权利要求1所述的对位芳纶的溶解方法,其特征在于:所述的有机溶剂为二甲基亚砜、二甲苯、氯甲烷、间甲酚、甲酸、甲苯、十氢萘、氯仿和氯苯中的一种。6.根据权利要求1所述的对位芳纶的溶解方法,其特征在于:所用对位芳纶与质子酸的质量比为1:1~1:3。7.根据权利要求1所述的对位芳纶的溶解方法,其特征在于:所用质子酸与有机溶剂的质量比为1:10~1:20。8.根据权利要求1所述的对位芳纶的溶解方法,其特征在于:所述加热的温度为50~800C ;所述超声处理指在超声功率为120~200W下处理36~72h。9.根据权利要求1所述的对位芳纶的溶解方法,其特征在于:所述对位芳纶为浆柏状女口广叩ο10.根据权利要求1~9任一项所述的对位芳纶的溶解方法在溶解芳纶中的应用。【文档编号】C08L77/10GK103910891SQ201410093703【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2014年3月13日 【专利技术者】胡继文, 吴艳, 胡盛逾, 涂园园, 刘锋, 刘国军, 林树东, 杨洋, 苗磊, 李妃 申请人:中科院广州化学有限公司南雄材料生产基地, 中科院广州化学有限公司本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种对位芳纶的溶解方法,其特征在于包括以下步骤:将对位芳纶加入质子酸与有机溶剂的混合溶液中,加热搅拌均匀,超声处理,室温静置至溶液透明,过滤,得到对位芳纶溶液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:胡继文吴艳胡盛逾涂园园刘锋刘国军林树东杨洋苗磊李妃
申请(专利权)人:中科院广州化学有限公司南雄材料生产基地中科院广州化学有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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