一種超高分子量ppta樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，特別是一種PPTA樹(shù)脂和濃H2SO4低溫混合后快速升溫制備超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的方法。該種方法中使PPTA樹(shù)脂和固體濃H2SO4在低溫下表面充分接觸后通過(guò)快速升溫到溶解溫度后溶解，可以使PPTA-濃H2SO4混合物在高溫狀態(tài)下停留時(shí)間大大縮短，從而降低了PPTA分子鏈的降解，獲得了性能均一、優(yōu)良的液晶紡絲液。
【專利說(shuō)明】—種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，特別是涉及一種PPTA樹(shù)脂和濃H2SO4低溫混合后快速升溫制備超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚對(duì)苯二甲酸對(duì)苯二胺[poly-paraphenylene terephthalamide (PPTA)]纖維，在我國(guó)稱為對(duì)位芳綸或芳綸1414，具有高強(qiáng)度、高模量和耐高溫性能，廣泛用于防彈衣材料、裝甲防護(hù)材料、導(dǎo)彈殼體材料、光纖增強(qiáng)材料、防切割材料、耐高溫過(guò)濾材料等，同時(shí)由于其比強(qiáng)度是鋼的6倍，作為減重材料可以用于大飛機(jī)項(xiàng)目中。早在上世紀(jì)七十年代處，美國(guó)杜邦公司就發(fā)明了由PPTA聚合體與濃硫酸配成液晶溶液再通過(guò)干噴濕法紡絲制得PPTA纖維的技術(shù)。其中技術(shù)關(guān)鍵之一是PPTA-濃H2SO4紡絲漿液的配制，由于粉末狀PPTA樹(shù)脂在硫酸溶液中溶解時(shí)會(huì)急劇發(fā)熱，使得表面溶解、結(jié)團(tuán)，阻礙了樹(shù)脂在濃硫酸中的進(jìn)一步分散和溶解，從而難以得到體系均勻的紡絲漿液。
[0003]PPTA-濃H2SO4液晶紡絲液的降解主要是由于體系中存在的微量水分容易引起酰胺鍵的水解。且水解程度與水分含量對(duì)等有直接的關(guān)系?，F(xiàn)有的常規(guī)溶解方法是直接在較高的溫度下溶解，因此溶解時(shí)間長(zhǎng)，易造成PPTA樹(shù)脂的酰胺鍵水解，造成紡絲液的降解。此外，加入超高分子量PPTA樹(shù)脂后，溶解需要的時(shí)間更長(zhǎng)，降解更為嚴(yán)重。因此，PPTA-濃H2SO4液晶溶液的配制成為了現(xiàn)今研究的熱點(diǎn)。PPTA為半剛性鏈高聚物，大分子具有高度不對(duì)稱性，因此,在PPTA-濃H2SO4體系中，存在著大分子-溶劑效應(yīng)、大分子-大分子效應(yīng)、外場(chǎng)-疊加效應(yīng)等，使得PPTA在溶解過(guò)程中有明顯的溶脹過(guò)程，這會(huì)使得溶脹條件不同而導(dǎo)致溶劑向溶質(zhì)擴(kuò)散過(guò)程所需的時(shí)間不同。在上世紀(jì)七十年代出現(xiàn)了用雙螺桿擠出機(jī)配制PPTA-濃H2SO4液晶溶液的方法，但由于使用的液體硫酸在混合時(shí)極易結(jié)塊，使每一個(gè)樹(shù)脂粒料吸附的硫酸量不同，因此在擠出過(guò)程中造成溶液的均勻性差和樹(shù)脂在酸中出現(xiàn)不同程度的降解，最終會(huì)給紡絲漿體的均勻性帶來(lái)不利。
[0004]在CN101555631中揭示了用固體硫酸制備PPTA紡絲漿體的工業(yè)化方法。其技術(shù)方案為:在存有冷凍液的多軸行星攪拌器中將硫酸制成粒狀的固體硫酸，然后再與粉狀PPTA樹(shù)脂混合后加熱溶解，最后得到紡絲漿液。但是在其使用時(shí)存在以下問(wèn)題:(1)由于需要單獨(dú)制備固體硫酸，因此對(duì)設(shè)備的耐腐蝕性要求很高；(2)該種方法要求PPTA-濃H2SO4混合物在真空條件下升溫溶解，因此設(shè)備需要保證穩(wěn)定的真空度和很高的密封性。
[0005]在201210593380.5中討論了控制PPTA樹(shù)脂溶解過(guò)程中分子量降解的裝置及方法。主要運(yùn)用雙螺桿不同部位的功能和溫度分布，減少PPTA樹(shù)脂在溶解過(guò)程中的降解情況。但是，在其使用過(guò)程中存在以下問(wèn)題:(I)混合物的升溫速率較緩慢，通常最多只能達(dá)到10?20°C /min，停留時(shí)間為2?6min。因此，混合物在螺桿中停留時(shí)間長(zhǎng)，易在溫度和強(qiáng)剪切力的共同作用下出現(xiàn)較大程度的降解，降解程度達(dá)到3%?8%。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明涉及一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，特別是一種PPTA樹(shù)脂和濃H2SO4低溫混合后快速升溫制備超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)升溫慢容易降解的技術(shù)問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明的一種PPTA樹(shù)脂快速溶解的方法，包括以下步驟:
[0008](I)將PPTA樹(shù)脂加入到固體濃H2SO4中，并在-20°C?O°C的溫度下進(jìn)行充分預(yù)混合，使固體濃H2SO4顆粒和PPTA樹(shù)脂顆粒接觸面積趨向最大值，溶解時(shí)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象減少，PPTA溶解更均勻，有效的防止了 “干點(diǎn)”的產(chǎn)生，溶解速度加快，得到PPTA-濃H2SO4混合物；
[0009](2)將所述PPTA-濃H2SO4混合物快速升溫到80°C?95°C，升溫速率為40?45°C /min，使的快速升溫后，包圍在PPTA樹(shù)脂顆粒四周的固體濃H2SO4快速溶解，能較好的防止和減少溶解時(shí)“干點(diǎn)”現(xiàn)象的，減少混合物在高溫階段停留時(shí)間，降低PPTA樹(shù)脂由于酸、熱和強(qiáng)剪切作用造成的降解，加快溶解過(guò)程進(jìn)行，使溶解快速而均勻的進(jìn)行，制成PPTA-濃H2SO4液晶溶液，并將降解程度控制在1%?1.5% ；
[0010](3)將所述PPTA-濃H2SO4液晶溶液在溶液溫度為80°C?95°C和壓力為0.3?0.5MPa的條件下脫泡，除去留存在紡絲溶液中的氣泡，減少紡絲過(guò)程中出現(xiàn)斷頭、毛絲和氣泡絲的情況，得到穩(wěn)定且均勻的PPTA-濃H2SO4液晶紡絲溶液。
[0011]作為優(yōu)選的技術(shù)方案:
[0012]如上所述的一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，所述的PPTA樹(shù)脂的比濃對(duì)數(shù)粘度為4.5?7.0dl/go
[0013]如上所述的一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，所述PPTA樹(shù)脂中還包含5?20wt%的超高分子量PPTA樹(shù)脂，所述超高分子量PPTA樹(shù)脂的比濃對(duì)數(shù)粘度為 8.5 ?9.0dl/g。
[0014]如上所述的一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，所述的PPTA樹(shù)脂是經(jīng)過(guò)真空干燥的PPTA樹(shù)脂，其含水率小于50ppm，減少微量水存在對(duì)PPTA樹(shù)脂分子鏈中酰胺鍵的水解作用。
[0015]如上所述的一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，所述固體濃H2SO4是將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95?100%的液態(tài)濃H2SO4降溫到-20?(TC得到。
[0016]如上所述的一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，所述的PPTA樹(shù)脂與濃H2SO4的投料質(zhì)量比為18:82?22:78。
[0017]如上所述的一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，所述的剪切是采用轉(zhuǎn)速為30?300rpm的雙螺桿完成的，是為了完成混合物的溶解和縱向混合，得到溶解均勻的紡絲溶液。
[0018]如上所述的一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，所述脫泡是在雙螺桿的前半部分進(jìn)行真空脫泡，后半部分進(jìn)行超聲脫泡；真空脫泡的真空度為0.3?
0.5MPa，超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波頻率為30?45kHz。
[0019]有益效果:
[0020]本發(fā)明通過(guò)提供一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，揭示了升溫速率為40?45°C /min的溶解方法可以得到在螺桿中停留時(shí)間短、降解情況低的紡絲溶液。若物料在螺桿內(nèi)隨停留時(shí)間延長(zhǎng)，則其逐漸降解，且隨著溶解溫度的緩慢提高降解速率增大。因此，采用快速升溫的方法可以讓包覆在PPTA樹(shù)脂顆粒表面的濃H2SO4迅速溶化，在PPTA樹(shù)脂表面均勻包裹，使聚合物在較小程度溶脹甚至不溶脹的情況下快速而均勻的溶解，防止或減少溶解時(shí)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象的產(chǎn)生，保證溶解過(guò)程快速、流暢。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0022]實(shí)施例1
[0023]一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，包括以下步驟:
[0024](I)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的液態(tài)濃H2SO4降溫到O°C得到固體濃H2SO4，將經(jīng)過(guò)真空干燥后含水率小于50ppm且比濃對(duì)數(shù)粘度為4.5dl/g的PPTA樹(shù)脂加入到固體濃H2SO4中，所述的PPTA樹(shù)脂與濃H2SO4的投料質(zhì)量比為18:82，并在0°C的溫度下進(jìn)行充分預(yù)混合，得到PPTA-濃H2SO4混合物；
[0025](2 )將所述PPTA-濃H2SO4混合物按40 V /min的升溫速率快速升溫到80 V，經(jīng)剪切作用，制成PPTA-濃H2SO4液晶溶液；
[0026](3)將所述PPTA-濃H2SO4液晶溶液在溶液溫度為80°C和壓力為0.3MPa的條件下脫泡，得到穩(wěn)定且均勻的PPTA-濃H2SO4液晶紡絲溶液。溶液的Kw值為1500，降解程度為1.2%。
[0027]實(shí)施例2
[0028]一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，包括以下步驟:
[0029](I)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的液態(tài)濃H2SO4降溫到O°C得到固體濃H2SO4，將經(jīng)過(guò)真空干燥后含水率小于50ppm且比濃對(duì)數(shù)粘度為4.5dl/g的PPTA樹(shù)脂加入到固體濃H2SO4中，所述的PPTA樹(shù)脂與濃H2SO4的投料質(zhì)量比為18:82，并在0°C的溫度下進(jìn)行充分預(yù)混合，得到PPTA-濃H2SO4混合物；
[0030](2 )將所述PPTA-濃H2SO4混合物按40 V /min的升溫速率快速升溫到80 V，經(jīng)轉(zhuǎn)速為30rpm的雙螺桿的剪切作用，制成PPTA-濃H2SO4液晶溶液；
[0031](3)將所述PPTA-濃H2SCUf晶溶液在溶液溫度為80°C的條件下，先在壓力為0.3MPa的條件下脫泡，后在超聲頻率為30kHz的超聲條件下脫泡，得到穩(wěn)定且均勻的PPTA-濃H2SO4液晶紡絲溶液。溶液的Kw值為1380，降解程度為1.5%。
[0032]實(shí)施例3
[0033]一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，包括以下步驟:
[0034](I)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的液態(tài)濃H2SO4降溫到O°C得到固體濃H2SO4，將經(jīng)過(guò)真空干燥后含水率小于50ppm且比濃對(duì)數(shù)粘度為4.5dl/g的PPTA樹(shù)脂加入到固體濃H2SO4中，所述的PPTA樹(shù)脂與濃H2SO4的投料質(zhì)量比為18:82，并在0°C的溫度下進(jìn)行充分預(yù)混合，得到PPTA-濃H2SO4混合物；
[0035](2 )將所述PPTA-濃H2SO4混合物按45 V /min的升溫速率快速升溫到95 °C，經(jīng)轉(zhuǎn)速為30rpm的雙螺桿的剪切作用，制成PPTA-濃H2SO4液晶溶液；[0036](3)將所述PPTA-濃H2SOjf晶溶液在溶液溫度為95 °C的條件下，先在壓力為0.3MPa的條件下脫泡，后在超聲頻率為30kHz的超聲條件下脫泡，得到穩(wěn)定且均勻的PPTA-濃H2SO4液晶紡絲溶液。溶液的Kw值為1250，降解程度為1.3%。
[0037]實(shí)施例4
[0038]一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，包括以下步驟:
[0039](I)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的液態(tài)濃H2SO4降溫到O°C得到固體濃H2SO4,將經(jīng)過(guò)真空干燥后含水率小于50ppm且比濃對(duì)數(shù)粘度為4.5dl/g的PPTA樹(shù)脂加入到固體濃H2SO4中，所述的PPTA樹(shù)脂與濃H2SO4的投料質(zhì)量比為18:82，并在0°C的溫度下進(jìn)行充分預(yù)混合，得到PPTA-濃H2SO4混合物；
[0040](2 )將所述PPTA-濃H2SO4混合物按45 V /min的升溫速率快速升溫到95 °C，經(jīng)轉(zhuǎn)速為300rpm的雙螺桿的剪切作用，制成PPTA-濃H2SO4液晶溶液；
[0041](3)將所述PPTA-濃H2SO4液晶溶液在溶液溫度為80°C的條件下，先在壓力為0.3MPa的條件下脫泡，后在超聲頻率為30kHz的超聲條件下脫泡，得到穩(wěn)定且均勻的PPTA-濃H2SO4液晶紡絲溶液。溶液的Kw值為1140，降解程度為1.1%。
[0042]實(shí)施例5
[0043]一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，包括以下步驟:
[0044](I)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%的液態(tài)濃H2SO4降溫到_20°C得到固體濃H2SO4,將經(jīng)過(guò)真空干燥后含水率小于50ppm且比濃對(duì)數(shù)粘度為7.0dl/g的PPTA樹(shù)脂加入到固體濃H2SO4中，所述的PPTA樹(shù)脂與濃H2SO4的投料質(zhì)量比為22:78，并在_20°C的溫度下進(jìn)行充分預(yù)混合，得到PPTA-濃H2SO4混合物；
[0045](2 )將所述PPTA-濃H2SO4混合物按40 V /min的升溫速率快速升溫到85 °C，經(jīng)轉(zhuǎn)速為260rpm的雙螺桿的剪切作用，制成PPTA-濃H2SO4液晶溶液；
[0046](3)將所述PPTA-濃H2SO4液晶溶液在溶液溫度為80°C的條件下，先在壓力為0.3MPa的條件下脫泡，后在超聲頻率為30kHz的超聲條件下脫泡，得到穩(wěn)定且均勻的PPTA-濃H2SO4液晶紡絲溶液。溶液的Kw值為2340，降解程度為1.5%。
[0047]實(shí)施例6
[0048]一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，包括以下步驟:
[0049](I)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%的液態(tài)濃H2SO4降溫到_20°C得到固體濃H2SO4,將經(jīng)過(guò)真空干燥后含水率小于50ppm且比濃對(duì)數(shù)粘度為7.0dl/g的PPTA樹(shù)脂加入到固體濃H2SO4中，所述的PPTA樹(shù)脂與濃H2SO4的投料質(zhì)量比為22:78，并在_20°C的溫度下進(jìn)行充分預(yù)混合，得到PPTA-濃H2SO4混合物；
[0050](2 )將所述PPTA-濃H2SO4混合物按45 V /min的升溫速率快速升溫到95 °C，經(jīng)轉(zhuǎn)速為260rpm的雙螺桿的剪切作用，制成PPTA-濃H2SO4液晶溶液；
[0051](3)將所述PPTA-濃H2SCUf晶溶液在溶液溫度為95 °C的條件下，先在壓力為0.5MPa的條件下脫泡，后在超聲頻率為30kHz的超聲條件下脫泡，得到穩(wěn)定且均勻的PPTA-濃H2SO4液晶紡絲溶液。溶液的Kw值為2038，降解程度為1.3%。
[0052]實(shí)施例7
[0053]一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，包括以下步驟:
[0054](I)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%的液態(tài)濃H2SO4降溫到-18°C得到固體濃H2SO4,將經(jīng)過(guò)真空干燥后含水率小于50ppm且比濃對(duì)數(shù)粘度為7.0dl/g的PPTA樹(shù)脂加入到固體濃H2SO4中，所述的PPTA樹(shù)脂與濃H2SO4的投料質(zhì)量比為20:80，并在_18°C的溫度下進(jìn)行充分預(yù)混合，得到PPTA-濃H2SO4混合物；
[0055](2 )將所述PPTA-濃H2SO4混合物按45 V /min的升溫速率快速升溫到95 °C，經(jīng)轉(zhuǎn)速為260rpm的雙螺桿的剪切作用，制成PPTA-濃H2SO4液晶溶液；
[0056](3)將所述PPTA-濃H2SCUf晶溶液在溶液溫度為95 °C的條件下，先在壓力為0.5MPa的條件下脫泡，后在超聲頻率為45kHz的超聲條件下脫泡，得到穩(wěn)定且均勻的PPTA-濃H2SO4液晶紡絲溶液。溶液的Kw值為1967，降解程度為1.2%。
[0057]實(shí)施例8
[0058]一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，包括以下步驟:
[0059](I)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的液態(tài)濃H2SO4降溫到O°C得到固體濃H2SO4,將經(jīng)過(guò)真空干燥后含水率小于50ppm PPTA樹(shù)脂加入到固體濃H2SO4中，所述的PPTA樹(shù)脂與濃H2SO4的投料質(zhì)量比為18:82，所述PPTA樹(shù)脂中包括5wt%比濃對(duì)數(shù)粘度為8.5dl/g的超高分子量PPTA樹(shù)脂和95wt%比濃對(duì)數(shù)粘度為4.5dl/g的PPTA樹(shù)脂，并在(TC的溫度下進(jìn)行充分預(yù)混合，得到PPTA-濃H2SO4混合物；
[0060](2 )將所述PPTA-濃H2SO4混合物按40 V /min的升溫速率快速升溫到90 V，經(jīng)轉(zhuǎn)速為260rpm的雙螺桿的剪切作用，制成PPTA-濃H2SO4液晶溶液；
[0061](3)將所述PPTA-濃H2SCUf晶溶液在溶液溫度為90°C的條件下，先在壓力為0.5MPa的條件下脫泡，后在超聲頻率為45kHz的超聲條件下脫泡，得到穩(wěn)定且均勻的PPTA-濃H2SO4液晶紡絲溶液。溶液的Kw值為1280，降解程度為1.4%。
[0062]實(shí)施例9
[0063]一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，包括以下步驟:
[0064](I)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.5%的液態(tài)濃H2SO4降溫到_20°C得到固體濃H2SO4,將經(jīng)過(guò)真空干燥后含水率小于50ppm PPTA樹(shù)脂加入到固體濃H2SO4中，所述的PPTA樹(shù)脂與濃H2SO4的投料質(zhì)量比為20:80，所述PPTA樹(shù)脂中包括20wt%比濃對(duì)數(shù)粘度為9.0dl/g的超高分子量PPTA樹(shù)脂和80wt%比濃對(duì)數(shù)粘度為5.3dl/g的PPTA樹(shù)脂，并在_20°C的溫度下進(jìn)行充分預(yù)混合，得到PPTA-濃H2SO4混合物；
[0065](2 )將所述PPTA-濃H2SO4混合物按45 V /min的升溫速率快速升溫到95 °C，經(jīng)轉(zhuǎn)速為300rpm的雙螺桿的剪切作用，制成PPTA-濃H2SO4液晶溶液；
[0066](3)將所述PPTA-濃H2SOjf晶溶液在溶液溫度為95 °C的條件下，先在壓力為0.5MPa的條件下脫泡，后在超聲頻率為45kHz的超聲條件下脫泡，得到穩(wěn)定且均勻的PPTA-濃H2SO4液晶紡絲溶液。溶液的Kw值為1830，降解程度為1.3%。
[0067]實(shí)施例10
[0068]一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，包括以下步驟:
[0069](I)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.5%的液態(tài)濃H2SO4降溫到_20°C得到固體濃H2SO4,將經(jīng)過(guò)真空干燥后含水率小于50ppm PPTA樹(shù)脂加入到固體濃H2SO4中，所述的PPTA樹(shù)脂與濃H2SO4的投料質(zhì)量比為20:80，所述PPTA樹(shù)脂中包括20wt%比濃對(duì)數(shù)粘度為9.0dl/g的超高分子量PPTA樹(shù)脂和80wt%比濃對(duì)數(shù)粘度為5.3dl/g的PPTA樹(shù)脂，并在_20°C的溫度下進(jìn)行充分預(yù)混合，得到PPTA-濃H2SO4混合物；[0070](2 )將所述PPTA-濃H2SO4混合物按42 V /min的升溫速率快速升溫到95 °C，經(jīng)轉(zhuǎn)速為30rpm的雙螺桿的剪切作用，制成PPTA-濃H2SO4液晶溶液；
[0071](3)將所述PPTA-濃H2SCUf晶溶液在溶液溫度為95 °C的條件下，先在壓力為0.5MPa的條件下脫泡，后在超聲頻率為45kHz的超聲條件下脫泡，得到穩(wěn)定且均勻的PPTA-濃H2SO4液晶紡絲溶液。溶液的Kw值為2310，降解程度為1.4%。
[0072]實(shí)施例11
[0073]—種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，包括以下步驟:
[0074](I)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.5%的液態(tài)濃H2SO4降溫到_20°C得到固體濃H2SO4,將經(jīng)過(guò)真空干燥后含水率小于50ppm PPTA樹(shù)脂加入到固體濃H2SO4中，所述的PPTA樹(shù)脂與濃H2SO4的投料質(zhì)量比為20:80，所述PPTA樹(shù)脂中包括15wt%比濃對(duì)數(shù)粘度為9.0dl/g的超高分子量PPTA樹(shù)脂和85wt%比濃對(duì)數(shù)粘度為6.9dl/g的PPTA樹(shù)脂，并在_20°C的溫度下進(jìn)行充分預(yù)混合，得到PPTA-濃H2SO4混合物；
[0075](2 )將所述PPTA-濃H2SO4混合物按40 V /min的升溫速率快速升溫到95 °C，經(jīng)轉(zhuǎn)速為30rpm的雙螺桿的剪切作用，制成PPTA-濃H2SO4液晶溶液；
[0076](3)將所述PPTA-濃H2SCUf晶溶液在溶液溫度為95 °C的條件下，先在壓力為0.5MPa的條件下脫泡，后在超聲頻率為45kHz的超聲條件下脫泡，得到穩(wěn)定且均勻的PPTA-濃H2SO4液晶紡絲溶液。溶液的Kw值為2630，降解程度為1.5%。
[0077]實(shí)施例12
[0078]—種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，包括以下步驟:
[0079](I)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.8%的液態(tài)濃H2SO4降溫到-18°C得到固體濃H2SO4,將經(jīng)過(guò)真空干燥后含水率小于50ppm PPTA樹(shù)脂加入到固體濃H2SO4中，所述的PPTA樹(shù)脂與濃H2SO4的投料質(zhì)量比為19:81，所述PPTA樹(shù)脂中包括10wt%比濃對(duì)數(shù)粘度為8.5dl/g的超高分子量PPTA樹(shù)脂和90wt%比濃對(duì)數(shù)粘度為6.9dl/g的PPTA樹(shù)脂，并在_20°C的溫度下進(jìn)行充分預(yù)混合，得到PPTA-濃H2SO4混合物；
[0080](2 )將所述PPTA-濃H2SO4混合物按45 V /min的升溫速率快速升溫到95 °C，經(jīng)轉(zhuǎn)速為200rpm的雙螺桿的剪切作用，制成PPTA-濃H2SO4液晶溶液；
[0081](3)將所述PPTA-濃H2SCUf晶溶液在溶液溫度為95 °C的條件下，先在壓力為0.5MPa的條件下脫泡，后在超聲頻率為35kHz的超聲條件下脫泡，得到穩(wěn)定且均勻的PPTA-濃H2SO4液晶紡絲溶液。溶液的Kw值為1830，降解程度為1.3%。
【權(quán)利要求】
1.一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，其特征是包括以下步驟: (1)將PPTA樹(shù)脂加入到固體濃H2SO4中，并在-20°C?O°C的溫度下進(jìn)行充分預(yù)混合，得到PPTA-濃H2SO4混合物； (2)將所述PPTA-濃H2SO4混合物快速升溫到80°C?95°C，升溫速率為40?45°C/min,經(jīng)剪切作用，制成PPTA-濃H2SO4液晶溶液； (3)將所述PPTA-濃H2SO4液晶溶液在溶液溫度為80°C?95°C和壓力為0.3?0.5MPa的條件下脫泡，得到穩(wěn)定且均勻的PPTA-濃H2SO4液晶紡絲溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，其特征在于，所述PPTA樹(shù)脂的比濃對(duì)數(shù)粘度為4.5?7.0dl/go
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，其特征在于，所述PPTA樹(shù)脂中還包含5?20wt%的超高分子量PPTA樹(shù)脂，所述超高分子量PPTA樹(shù)脂的比濃對(duì)數(shù)粘度為8.5?9.0dl/go
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，其特征在于，所述的PPTA樹(shù)脂是經(jīng)過(guò)真空干燥的PPTA樹(shù)脂，其含水率小于50ppm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，其特征在于，所述固體濃H2SO4是將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95?100%的液態(tài)濃H2SO4降溫到-20?0°C得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，其特征在于，所述的PPTA樹(shù)脂與濃H2SO4的投料質(zhì)量比為18:82?22:78。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，其特征在于，所述的剪切是采用轉(zhuǎn)速為30?300rpm的雙螺桿完成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高分子量PPTA樹(shù)脂液晶紡絲液的快速制備方法，其特征在于，所述脫泡是在雙螺桿的前半部分進(jìn)行真空脫泡，后半部分進(jìn)行超聲脫泡；真空脫泡的真空度為0.3?0.5MPa，超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波頻率為30?45kHz。
【文檔編號(hào)】D01D1/02GK103469314SQ201310419448
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】余木火, 劉靜, 孔海娟, 宋福如, 鐘鴻鵬, 亢春卯, 劉新東, 邱大龍, 沈偉波, 李雙江, 杜凌棟, 宋志強(qiáng), 葉盛, 宋利強(qiáng), 宋聚強(qiáng), 滕翠青, 韓克清, 馬禹, 鮑詒訓(xùn) 申請(qǐng)人:東華大學(xué), 河北硅谷化工有限公司