形成芳族聚酰胺共聚物的方法技术

本发明专利技术涉及形成聚合物屑粒的方法，所述聚合物屑粒包含2-(4-氨基苯基)-5(6)-氨基苯基苯并咪唑(DAPBI)、对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰二氯(TCl)的残基，所述方法包括以下步骤：i)在溶剂体系中形成b摩尔％DAPBI的浆液，所述溶剂体系包含有机溶剂和c重量％的无机盐，其中所述无机盐以所述有机溶剂的至少5重量％的量存在；ii)使所述浆液与低于化学计算量的对苯二甲酰氯接触以形成预聚物溶液；以及iii)使所述预聚物溶液与y摩尔％的PPD和额外的TCL接触以形成聚合物溶液；其中步骤ii)和iii)中加入的TCL的总量为以步骤i)和iii)中所加入DAPBI和PPD总量计的化学计算量；所述DAPBI和PPD以足以提供以聚合物为基础的具有12％或更大的固体重量百分比的聚合物溶液的量加入；并且其中y+b之和为100，并且b×c之积为225或更大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】形成芳族聚酰胺共聚物的方法
本专利申请涉及制备芳族聚酰胺聚合物的方法，所述芳族聚酰胺聚合物衍生自5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑(DAPBI)、对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰二氯(TCl)，能够形成具有优异物理性能的纤维。
技术介绍
衍生自5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑(DAPBI)、对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰二氯(TCl，还通常称为对苯二甲酰氯)的纤维是本领域已知的。此类共聚物是俄国制造的高强度纤维(例如以商品名和)的基础。参见俄国专利申请2,045,586。美国专利4,172,938公开了制备芳族聚酰胺聚合物的方法，所述方法使用N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中包含至少1.5但小于5重量％CaCl2的溶剂。现有技术不允许在高固体含量反应中制备包含DAPBI的芳族聚酰胺聚合物，同时获得具有高比浓对数粘度的聚合物。此类方法将是所期望的。
技术实现思路
在一些方面，本专利技术涉及形成聚合物屑粒的方法，所述聚合物屑粒包含2-(4-氨基苯基)-5(6)-氨基苯基苯并咪唑(DAPBI)、对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰二氯(TCl)的残基，所述方法包括以下步骤：i)在溶剂体系中形成b摩尔％DAPBI的浆液，所述溶剂体系包含有机溶剂和c重量％的无机盐，其中所述无机盐以所述有机溶剂的至少5重量％的量存在；ii)使所述浆液与以步骤i)中DAPBI的量计低于化学计算量的对苯二甲酰氯接触以形成预聚物溶液；以及iii)使所述预聚物溶液与y摩尔％的PPD和额外的TCL接触以形成聚合物溶液；其中加入到步骤ii)和iii)中的TCL总量为以步骤i)和iii)中所加入DAPBI和PPD总量计的化学计算量；其中DAPBI和PPD以足以提供以聚合物为基础的具有12％或更大的固体重量百分比的聚合物溶液的量加入；并且其中y+b之和为100，并且b×c之积为225或更大。在一些实施例中，b×c为300或350或更大。在其它方面，本专利技术涉及由本文所述的本专利技术方法制得的包含2-(4-氨基苯基)-5(6)-氨基苯基苯并咪唑(DAPBI)、对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰二氯(TCl)的残基的聚合物。所述聚合物可为如聚合物屑粒或聚合物粉末的形式。在一个实施例中，聚合物和/或聚合物屑粒由包括以下步骤的方法制得：i)在溶剂体系中形成b摩尔％DAPBI的浆液，所述溶剂体系包含有机溶剂和c重量％的无机盐，其中所述无机盐以所述有机溶剂的至少5重量％的量存在；ii)使所述浆液与以步骤i)中DAPBI的量计低于化学计算量的对苯二甲酰氯接触以形成预聚物溶液；以及iii)使所述预聚物溶液与y摩尔％的PPD和额外的TCL接触以形成聚合物溶液；其中加入到步骤ii)和iii)中的TCL总量为以步骤i)和iii)中所加入DAPBI和PPD总量计的化学计量的量；其中DAPBI和PPD以足以提供以聚合物为基础的具有12％或更大的固体重量百分比的聚合物溶液的量加入；并且其中y+b之和为100，并且b×c之积为225或更大。在一些实施例中，b×c为300或350或更大。在其它实施例中，DAPBI和PPD以0.25至4范围内的摩尔比存在。然而在其它实施例中，制得的聚合物具有4dl/g或更大的比浓对数粘度。在一些优选的实施例中，所述聚合物具有4至8dl/g的比浓对数粘度；在一些实施例中，所述聚合物具有6dl/g或更大的比浓对数粘度。使用较大量的无机盐(如CaCl2)，致使比浓对数粘度令人惊奇地提高(在较高固体下)。当制备高分子量材料如纤维时，此较高的比浓对数粘度是有用的。此外，与较低固体的反应相比，较高固含量的聚合溶液降低了制造成本。在一些实施例中，步骤ii)中存在多于一次的对苯二甲酰二氯的加入。在一些实施例中，存在三次加入。在一些反应中，在步骤ii)中每次加入对苯二甲酰二氯之前和/或之后，将浆液或预聚物溶液冷却至20℃或更低的温度，或15℃或更低的温度。在某些优选的实施例中，在搅拌下进行所有的步骤。在一些方法中，在任何单次添加中加入不超过10％的对苯二甲酰二氯，直至胶凝点。可以单次量进行对苯二甲酰二氯的最后添加，以便允许在胶凝前混合。在某些实施例中，还将步骤iii)中的预聚物溶液冷却至20℃或更低的温度，或15℃或更低的温度，然后使所述浆液与对苯二甲酰二氯接触。加入后可类似地冷却。在一些实施例中，有机溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)或二甲基乙酰胺(DMAC)。适宜的无机盐包括LiCl和CaCl2。在一些实施例中，所述溶剂具有5.0至10％范围内的无机盐重量％。在一些实施例中，可将聚合物从溶液(即聚合溶剂)中分离。可进一步用一个或多个洗涤步骤、中和步骤或二者来处理所述聚合物。在一些实施例中，所述聚合物可被粉碎。洗涤和/或中和步骤可在聚合物粉碎之前或之后执行。在一些方面，本专利技术还涉及将所述聚合物溶解在包含硫酸的溶剂中以形成适于纺丝纤维的溶液的步骤。待溶解的聚合物包括可能已或可能未洗涤和/或中和过的分离出的聚合物以及可能已或可能未粉碎过的聚合物。在一些实施例中，聚合物中所用的DAPBI和PPD的总量以0.25至4范围内的摩尔比存在。对于某些方法，步骤i)中用于形成浆液的DAPBI的量在2至9重量％的范围内。对于某些方法，步骤iii)中用于形成聚合物溶液的PPD的量为0.8至6.0重量％。本专利技术的方法可在高固含量下进行。在一些实施例中，聚合物溶液中以聚合物为基础的固体重量百分比为12-15％。在一些方法中，聚合物溶液中以单体为基础的固体重量百分比为14-25％。在一些实施例中，聚合物溶液中以单体为基础的固体重量百分比为14-19％。具体实施方式在一些方面，涉及形成聚合物屑粒的方法，所述聚合物屑粒包含2-(4-氨基苯基)-5(6)-氨基苯基苯并咪唑(DAPBI)、对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰二氯(TCl)的残基，所述方法包括以下步骤：i)在溶剂体系中形成b摩尔％DAPBI的浆液，所述溶剂体系包含有机溶剂和c重量％的无机盐，其中所述无机盐以所述有机溶剂的至少5重量％的量存在；ii)使所述浆液与以步骤i)中DAPBI的量计低于化学计算量的对苯二甲酰氯接触以形成预聚物溶液；以及iii)使所述预聚物溶液与y摩尔％的PPD和额外的TCl接触以形成聚合物溶液；其中以加入到步骤i)中的DAPBI和加入到步骤iii)中的PPD的总量计，步骤ii)和iii)中加入的TCl总量为化学计算量；DAPBI和PPD以足以提供以聚合物为基础的具有12％或更大的固体重量百分比的聚合物溶液的量加入；并且其中y+b之和为100，并且b×c之积为225或更大。该分步方法通过使第一二胺(DAPBi)至少在聚合初始时无需与第二二胺竞争而与TCl反应，提供了制备聚合物的方法。然后使所形成的低聚物溶液与第二二胺(PPD)和附加的TCl反应。如果两种二胺(DAPBI&PPD)在初始时简单地与TCl混合，它们将在反应期间不受控制地彼此竞争。可用于制备聚合物的容器、可用于制备聚合物的温度和其它条件包括例如公开于此类专利中的详情，如授予Kwolek等人的美国专利3,063,966；授予Kwolek的美国专利3,600,350；授予Nakagawa等人的美国专利4,018,735；授予Jung等人的美本文档来自技高网...

【技术保护点】
形成聚合物屑粒的方法，所述聚合物屑粒包含2‑(4‑氨基苯基)‑5(6)氨基苯基苯并咪唑(DAPBI)、对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰氯(TCL)的残基，所述方法包括以下步骤：i)在溶剂体系中形成b摩尔％DAPBI的浆液，所述溶剂体系包含有机溶剂和c重量％的无机盐，其中所述无机盐以所述有机溶剂的至少5重量％的量存在；ii)使所述浆液与以步骤i)中DAPBI的量计低于化学计算量的对苯二甲酰氯接触以形成预聚物溶液；以及iii)使所述预聚物溶液与y摩尔％的PPD和额外的TCL接触以形成聚合物溶液；其中以步骤i)中加入的DAPBI和步骤iii)中加入的PPD的总量计，步骤ii)和iii)中加入的TCL的总量为化学计算量；其中所述DAPBI和PPD以足以提供以聚合物为基础的具有12％或更大的固体重量百分比的聚合物溶液的量加入；并且其中y+b之和为100，并且b×c之积为225或更大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.形成聚合物屑粒的方法，所述聚合物屑粒包含2-(4-氨基苯基)-5(6)氨基苯基苯并咪唑DAPBI、对苯二胺PPD和对苯二甲酰二氯TCL的残基，所述方法包括以下步骤：i)在溶剂体系中形成b摩尔%DAPBI的浆液，所述溶剂体系包含有机溶剂和c重量%的无机盐，其中所述无机盐以所述有机溶剂的至少5重量%的量存在；ii)使所述浆液与以步骤i）中DAPBI的量计低于化学计算量的对苯二甲酰二氯接触以形成预聚物溶液；以及iii)使所述预聚物溶液与y摩尔%的PPD和额外的TCL接触以形成聚合物溶液；其中以步骤i）中加入的DAPBI和步骤iii）中加入的PPD的总量计，步骤ii）和iii）中加入的TCL的总量为化学计算量；其中所述DAPBI和PPD以足以提供以聚合物为基础的具有12%或更大的固体重量百分比的聚合物溶液的量加入；并且其中y+b之和为100，并且b×c之积为225或更大。2.根据权利要求1所述的方法，其中b×c之积等于300或更大。3.根据权利要求2所述的方法，其中b×c之积等于350或更大。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中在步骤ii）中存在多于一次的对苯二甲酰二氯的添加。5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中将步骤i）中的所述浆液和/或步骤iii）中的所述溶液冷却至20℃或更低的温度，然后使所述浆液和/或溶液与化学计算量的对苯二甲酰二氯接触。6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述有机溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮NMP或二甲基乙酰胺DMAC。7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述无机盐为LiCl或CaCl2。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：FK马伦，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：美国;US