一种提高热致性液晶聚合物纺丝性能的方法

摘要

本发明提供一种提高热致性液晶聚合物纺丝性能的方法。本发明的方法是：采用对羟基苯甲酸、酰胺二酸和二羟基二苯酮进行聚合反应，其中对羟基苯甲酸占单体总摩尔数的35%~75%，酰胺二酸和二羟基二苯酮的摩尔比为1：1。本发明把芳纶结构中的酰胺键引入到聚合产物的分子链中，同时利用二苯酮羰基的扭曲结构以及酯基结构，调节分子间的作用了到合适水平，聚合产物容易在熔融条件下纺成纤维，且纤维的韧性较高，具有较好的产业化前景。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种提高热致性液晶聚合物纺丝性能的方法，属于高分子合成技术领域，同时也属于液晶高分子材料技术领域。

背景技术：

热致液晶聚合物(TLCP)是近十几年迅速发展起来的一类新型超高性能高分子材料, 它具有高强度、高模量、耐高温、低吸湿性、介电性好，以及高阻燃性、耐化学腐蚀性、微波透明和良好的耐辐照性能及振动吸收性等特点；同时还具有优良的流动性和加工性能，低线膨胀系数、制件尺寸精密度高、尺寸稳定性好等一系列优异的综合性能。可用作自增强工程塑料、高性能纤维、板材、薄膜及光导纤维包覆层等, 被广泛应用于电子电器、航空航天、国防军工、光纤通讯等高新技术领域以及汽车、机械、化工、医疗器械、体育器材等国民经济各工业部门。

溶致性液晶芳纶（一种由对苯二甲酰氯和对苯二胺聚合得到的聚酰胺）纤维在防弹衣等领域具有广泛的应用，但是其只能在浓硫酸溶液中进行纺丝，对工艺要求较高，并且产生大量废水。因此，液晶聚合物的熔融纺丝一直是人们追求的目标，但是传统聚酯液晶由于分子间的作用力大大小于聚酰胺芳纶液晶，纺丝性能远远达不到实用化要求，因此，到目前为止，能够实现液晶聚合物的熔融纺丝的聚酯液晶品种非常少。

发明内容：

本发明的目的是针对上述存在的问题一种提高热致性液晶聚合物纺丝性能的方法，把芳纶结构中的酰胺键引入到聚合产物的分子链中，同时利用二苯酮羰基的扭曲结构以及酯基结构，调节分子间的作用了到合适水平，实现产物的熔融纺丝。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种提高热致性液晶聚合物纺丝性能的方法，该方法为：采用对羟基苯甲酸、酰胺二酸和二羟基二苯酮进行聚合反应，其中对羟基苯甲酸占单体总摩尔数的35%~75%，酰胺二酸和二羟基二苯酮的摩尔比为1：1。

所述的提高热致性液晶聚合物纺丝性能的方法，所述的聚合反应采用直接熔融酯交换法或者间接熔融酯交换法。

所述的提高热致性液晶聚合物纺丝性能的方法，对羟基苯甲酸占单体总摩尔数的50%~65%。

有益效果：

本发明把芳纶结构中的酰胺键引入到聚合产物的分子链中，同时利用二苯酮羰基的扭曲结构以及酯基结构，调节分子间的作用了到合适水平，聚合产物容易在熔融条件下纺成纤维，且纤维的韧性较高，具有较好的产业化前景。

附图说明

图1为对羟基苯甲酸含量与聚合产物性能关系曲线。

具体实施方式：

实施例1：

将3.50 mol对羟基苯甲酸、3.25 mol 酰胺二酸、3.25 mol 二羟基二苯酮加入到5L不锈钢反应釜中，加入10.05 mol乙酸酐和0.05 mol乙酸钾。通氮气30 min后，然后设定氮气流量为20 mL/min。加热回流1h，然后升高温度，在200oC釜温下反应2h，放出副产物乙酸和过量的乙酸酐。以1 oC/min提高反应温度至300 oC，在此温度下反应至没有乙酸馏出，以10 oC/min提高反应温度至380 oC，抽真空至真空度为30 Pa，继续抽真空30 min，氮气解除真空，停止加热，结束反应。

实施例2-9

实施例2-9合成方法参照实施例1，对羟基苯甲酸在三个单体中分别占摩尔百分数为40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%。

由表1和图1可以看到，对于直接熔融酯交换法反应，对羟基苯甲酸的含量控制在50%到65%之间是合适的，聚合产物容易在熔融条件下纺成纤维，且纤维的韧性较高，具有较好的产业化前景。

表                                                 对羟基苯甲酸含量与聚合产物性能关系

实施例HBA(%)熔点Tm(oC)纤维表观性能135356成纤性差，纤维很脆240348成纤性较差，纤维较脆345332成纤性一般，纤维有一定韧性450323成线性较好，纤维较韧555329成线性好，纤维较韧660331成线性非常好，纤维韧性高765339成线性较好，纤维较韧870343成线性一般，纤维一般975349成线性较差，纤维较脆

以上仅是本发明的最佳实施例，本发明的方法包括但不限于上述实施例，本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。