一种间位芳纶纤维及其分子量调控方法和应用

1.本发明属于聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的制备技术领域，具体涉及一种间位芳纶纤维及其分子量调控方法和应用。


背景技术：

2.间位芳纶纤维，即聚间苯二甲酰间苯二胺(poly m-phenylene isophthalamide，pmia)纤维，是以间苯二胺(dmp)和间苯二甲酰氯(ipc)为单体，经缩聚反应得到聚合物，并将聚合物纺丝两个主要步骤制备而成的高性能纤维。由于间位芳纶分子中大量的氢键作用，使得pmia纤维在耐热性、阻燃性、电绝缘性、化学稳定性和力学性能等方面都具有优异的表现。基于以上优点，pmia纤维成为航空航天、高铁机车、军工消防、石油化工、电子通讯等多个领域的重要基础材料。在实际应用中，往往对间位芳纶的分子量有一定要求，通常随着分子量的上升，高分子纤维的各种性能都会得到提高，因此在生产实践过程中，对分子量和分子量分布是有严格的要求的。芳纶纤维分子量的控制需要在聚合物合成这一步中实现，如果聚合物溶液分子量过低，容易在纺丝过程中出现断丝的现象，导致纤维成品质量下降。聚合物溶液的分子量可以通过溶液的黏度大小间接表征，通常芳纶湿法纺丝工艺要求聚合物溶液的对数粘度为2.2dl
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左右。
3.目前，聚间苯二甲酰间苯二胺的制备方法包括界面缩聚、乳液缩聚和低温溶液缩聚。然而通过界面缩聚法得到的pmia树脂分子量较低、分散性大；尽管乳液缩聚法生成树脂的分子量高于界面缩聚法，但是分子量分散性仍然较大，产品质量不稳定。现阶段间位芳纶工业生产中主要采用的方法是低温溶液缩聚法，是指将dmp和ipc置于低温、无水的有机溶剂体系中进行的均相反应，在此过程中伴随着副产物氯化氢的产生。低温溶液缩聚的优点是得到的树脂分子量分散性小，而且操作比较稳定。然而目前在低温溶液缩聚合成pmia过程中仍然容易出现温度过高的问题，较高的温度会使酰氯水解的副反应加快，副产物增多，严重影响高分子量和分布更加均匀的pmia生成。此外，两种单体的活性都较高，其中间苯二胺中的氨端基易被氧化，从而影响单体的摩尔配比，导致所得到的聚合物粘度降低；而且在ipc和dmp缩聚过程中生成的氯化氢极易与dmp生成间苯二胺盐，且无法进一步与ipc反应，使得缩聚过程终止，使得小分子聚合物增多，pmia树脂的分子量降低且分布较宽。酰氯与二胺缩聚时生成氯化氢(hcl)，而hcl若是不被吸收或及时排出反应区，则会引起链终止。尽管中国专利cn 1265034c、cn 101876092b、cn 102534840b、cn 110983475a等专利都提供了对设备的改进，但是目前尚没有相关专利关注到通过对保护气体温度的调节控制反应体系温度。中国专利cn 110983475a、cn 101285214b、cn 1162572c等专利都提供了低温法制备芳纶树脂聚合物的合成方法，但是仍未见在间位芳纶树脂聚合的制备过程中通过对单体的保护策略控制产品分子量的相关专利。
4.针对现有的dmp单体易被氧化，影响低温溶液缩聚过程，导致最终间位芳纶纤维分子量低、成纤质量差，传统pmia低温溶液缩聚过程中副产物hcl在体系中易引起链终止，使得聚合物分子量较低，以及反应热较高，造成副反应增加，影响反应体系黏度及产物分子量
的问题，急需找到一种新的间位芳纶纤维的制备方法，通过对单体的保护策略控制产品分子量，进而控制反应温度，提高间位芳纶纤维分子量及成纤质量。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种间位芳纶纤维及其分子量调控方法和应用，以解决现有的间位芳纶纤维中的间苯二胺单体易被氧化，传统间位芳纶纤维低温溶液缩聚过程中副产物hcl在体系中易引起链终止以及反应热较高的技术问题。
6.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
7.本发明公开了一种间位芳纶纤维的分子量调控方法，包括以下步骤：
8.1)将间苯二胺加入有机溶剂中充分溶解；加入有机硅烷保护剂和缚酸剂，搅拌反应，蒸馏收集馏出物，干燥后得到物质a；
9.2)将步骤1)得到的物质a充分溶解于极性有机溶剂中，得到溶液a；向溶液a中通入冷却的氮气，在搅拌下加入间苯二甲酰氯，预缩聚反应结束后，过滤得到预聚物；
10.3)向步骤2)制得的预聚物中加入间苯二甲酰氯，缩聚反应结束后，经过滤、水洗和干燥，得到聚间苯二甲酰间苯二胺树脂；
11.4)将步骤3)制得的聚间苯二甲酰间苯二胺树脂溶于极性溶剂中，得到溶液b，再加入助溶剂，得到纺丝原液；采用干湿法纺丝工艺，将纺丝原液通过喷丝板，进入第一凝固浴，得到初生纤维，牵伸后通过第二凝固浴，然后经水洗、干燥、干热拉伸、热定型及卷绕得到间位芳纶纤维。
12.优选地，步骤1)中，所述搅拌反应的条件为150～155℃持续搅拌反应2～2.5h；所述溶液a的浓度为0.3～0.8mol
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；所述有机溶剂为苯、甲苯、乙苯或二甲苯；所述有机溶剂：间苯二胺的质量比为(4.0～4.5):1。
13.优选地，步骤1)中，所述有机硅烷保护剂为三甲基氯硅烷；所述间苯二胺：有机硅烷保护剂的摩尔比为1：(2.2～2.6)。
14.优选地，步骤1)中，所述缚酸剂为三乙胺、二乙胺、二异丙基乙胺、四甲基乙二胺、吡啶或4-二甲氨基吡啶；所述缚酸剂：间苯二胺的摩尔比为(3.0～3.5):1。
15.优选地，步骤2)中，所述物质a：间苯二甲酰氯的摩尔比为1：(1.01～1.05)；所述溶解过程需要控制搅拌速度为500～1000rpm；所述预缩聚反应的温度为-25～-10℃；所述搅拌速度为2000～3000rpm；所述间苯二甲酰氯加入量为间苯二甲酰氯总量的60％～80％。
16.优选地，步骤2)中，所述冷却的氮气温度为-7～-2℃；所述极性有机溶剂为n-甲级吡咯烷酮、n,n-二甲基乙酰胺、三氯甲烷或四氯化碳；所述间苯二甲酰氯的加料方式为粉末投料或者熔融态投料。
17.优选地，步骤3)中，所述间苯二甲酰氯加入量为间苯二甲酰氯总量的20％～40％；所述聚间苯二甲酰间苯二胺树脂的对数粘度为1.9～2.3dl
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。
18.优选地，步骤4)中，所述极性溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或n-甲基吡咯烷酮；所述溶液b的浓度为16～20wt.％；所述助溶剂为氯化钙和氯化锂中的一种或多种；所述助溶剂的添加量为极性溶剂的3～5wt.％。
19.本发明还公开了上述制备方法制得的间位芳纶纤维。
20.本发明还公开了上述间位芳纶纤维在制备航空航天、高铁机车、军工消防、石油化工及电子通讯基础材料中的应用。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.本发明公开了一种间位芳纶纤维的分子量调控方法，采用有机硅烷对dmp实施氨基保护策略，取代氨基上的活泼氢原子，不仅有效避免了氧化副反应的发生，还能增加被保护单体在溶剂中的溶解性；有效解决了dmp单体易被氧化，影响低温溶液缩聚过程，导致最终间位芳纶纤维分子量低、成纤质量差的问题。通过氨基保护后的dmp与ipc进行聚合，避免了低温溶液缩聚过程中hcl的生成，极大提高了反应体系的稳定性，同时省去了在反应后的中和步骤，有效解决了传统pmia低温溶液缩聚过程中副产物hcl在体系中易引起链终止，使得聚合物分子量较低的问题。通过采用向反应体系引入氮气循环冷却装置的策略，控制氮气以低温状态通入聚合体系，并收集从体系中逸出的高温氮气，使气体在装置内快速降温后再次通入反应体系作为保护气氛，实现气体的循环使用，保证氮气始终以低温状态进行反应保护，从而快速降低聚合反应体系的温度，避免了反应热的剧烈释放，有效解决了低温溶液缩聚过程中反应热较高，造成副反应增加，影响反应体系黏度及产物分子量的问题。
23.本发明还公开了上述方法制得的间位芳纶纤维，由于制备该种间位芳纶纤维的单体受到了良好保护，且良好控制了聚合过程中的反应热和副产物，因此该种间位纤维具有更高的分子量，成纤质量高，强度性能好的优势。
24.本发明还公开了上述间位芳纶纤维在制备航空航天、高铁机车、军工消防、石油化工及电子通讯基础材料中的应用，由该种间位芳纶纤维制备的材料在这些应用领域中表现出更高的强度、绝缘性、阻燃性以及耐热性。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
26.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
27.下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
28.本发明提供了一种间位芳纶纤维的分子量调控方法，包括以间苯二胺和间苯二甲酰氯为原料，通过氨基保护、预缩聚、缩聚、纺丝等工艺步骤，制备出较高分子量的间位芳纶纤维。
29.一种间位芳纶纤维的分子量调控方法，具体包括以下步骤：
30.1)氨基保护：将纯度大于99％的间苯二胺在干燥的有机溶剂中充分溶解，有机溶
剂：间苯二胺的质量比为(4.0～4.5):1；随后加入有机硅烷保护剂，所述间苯二胺：有机硅烷保护剂的摩尔比为1：(2.2～2.6)；同时慢慢加入一定比例的缚酸剂用于及时除去副产物氯化氢，保证反应完全，所述缚酸剂：间苯二胺的摩尔比为(3.0～3.5):1；在150～155℃持续搅拌下反应2～2.5小时，通过蒸馏装置收集馏出物，干燥后得到被氨基保护后的物质a；
31.步骤1)中，有机溶剂包括苯、甲苯、乙苯或二甲苯等；所述有机硅烷保护剂为三甲基氯硅烷(tmscl)；所述的缚酸剂包括三乙胺、二乙胺、二异丙基乙胺、四甲基乙二胺、吡啶或4-二甲氨基吡啶；
32.2)预缩聚：按照一定摩尔比例准备步骤1)中制备的物质a和间苯二甲酰氯(ipc)，所述物质a：间苯二甲酰氯的摩尔比例为1：(1.01～1.05)；先将步骤1)制备的物质a在室温下充分溶解于含水量≤0.2％的干燥极性有机溶剂中，使溶解后得到的溶液a的浓度在0.3～0.8mol
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范围内，所述溶解过程需要控制搅拌速度在500～1000rpm；随后向体系中通入经过冷却装置的干燥氮气，使气体温度控制在-7～-2℃，同时通过反应釜的冷却夹套使反应体系温度控制在-25～-10℃；在高速搅拌下加入纯度大于99％的ipc，使其在体系中溶解，所述搅拌速度为200～3000rpm，ipc加入量为ipc总量的60％～80％，加料方式为粉末投料或者熔融态投料；之后过滤得到预聚物；
33.步骤2)中，所述极性有机溶剂为n-甲级吡咯烷酮(nmp)、n,n-二甲基乙酰胺(dmac)、三氯甲烷或四氯化碳；
34.3)缩聚：将剩余20％～40％的ipc与步骤2)中的预聚物在反应型双螺杆挤出机中继续缩聚反应，同样在干燥、冷却的氮气保护下充分混合，所述反应体系温度和步骤2)中相同，仍控制在-5～0℃之内；反应结束后，进行过滤，将反应产物水洗，干燥，得到聚间苯二甲酰间苯二胺树脂，所述聚间苯二甲酰间苯二胺树脂的对数粘度为1.9～2.3dl
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，所述对数粘度测量采用乌氏粘度计，以浓硫酸为溶剂，配成0.5g每100ml的溶液，于30℃下测定；
35.4)纺丝：首先配制纺丝原液，将步骤3)中得到的聚间苯二甲酰间苯二胺树脂溶于极性溶剂中，所述聚间苯二甲酰间苯二胺树脂在极性溶剂中的浓度为16～20wt.％，同时在体系中加入助溶剂，助溶剂的添加量为极性溶剂的3～5wt％；采用干湿法纺丝工艺，纺丝原液通过喷丝板，进入第一凝固浴，得到初生纤维，牵伸后通过第二凝固浴，然后经水洗、干燥、干热拉伸、热定型及卷绕得到间位芳纶纤维；
36.步骤4)中，所述极性溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或n-甲基吡咯烷酮；所述助溶剂为氯化钙和氯化锂中的一种或多种。
37.实施例1
38.一种间位芳纶纤维合成中的分子量调控方法，包括如下步骤：
39.1)氨基保护：在600l带夹套的不锈钢反应釜中加入400.0kg干燥的苯，加入96.0kg高纯度间苯二胺充分溶解；随后加入230.4kg三甲基氯硅烷，同时慢慢加入269.5kg的三乙胺作为缚酸剂；在150℃持续搅拌下反应2小时，通过蒸馏装置收集馏出物，干燥后得到被氨基保护后的物质a，于干燥条件下保存；
40.2)预缩聚：取50.4kg步骤1)中制备的物质a，在室温及800rpm条件下充分溶解于干燥的n,n-二甲基乙酰胺中，使溶解后得到的溶液a的浓度为0.5mol
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；随后向体系中通入温度为-2℃的干燥氮气，通过反应釜的冷却夹套使反应体系温度控制在-25℃；在3000rpm高速搅拌下加入28.7kg高纯度间苯二甲酰氯粉末，使其在体系中溶解，之后过滤得到预聚
物；
41.3)缩聚：将12.3kg高纯度间苯二甲酰氯粉末与步骤2)中的预聚物转移至反应型双螺杆挤出机中，通入-2℃的干燥氮气保护，整个体系温度控制在-25℃；反应结束后，过滤、水洗、干燥，得到聚间苯二甲酰间苯二胺树脂；聚间苯二甲酰间苯二胺树脂的对数粘度为2.0dl
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；
42.4)纺丝：取1份步骤3)中得到的聚间苯二甲酰间苯二胺树脂，溶于5份n-甲基吡咯烷酮，同时在体系中加入0.25份氯化锂，得到纺丝原液；采用干湿法纺丝工艺，将配好的原液先后通过喷丝板、第一凝固浴、牵伸、第二凝固浴、水洗、干燥、干热拉伸、热定型及卷绕，最终得到间位芳纶纤维产品。
43.实施例2
44.一种间位芳纶纤维合成中的分子量调控方法，包括如下步骤：
45.1)氨基保护：在600l带夹套的不锈钢反应釜中加入400.0kg干燥的苯，加入96.0kg高纯度间苯二胺充分溶解；随后加入230.4kg三甲基氯硅烷，同时慢慢加入345.1kg的二异丙基乙胺作为缚酸剂；在150℃持续搅拌下反应2小时，通过蒸馏装置收集馏出物，干燥后得到被氨基保护后的物质a，于干燥条件下保存；
46.2)预缩聚：取50.4kg步骤1)中制备的物质a，在室温及800rpm条件下充分溶解于干燥的n,n-二甲基乙酰胺中，使溶解后得到的溶液a的浓度为0.5mol
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；随后向体系中通入温度为-2℃的干燥氮气，通过反应釜的冷却夹套使反应体系温度控制在-10℃；在3000rpm高速搅拌下加入25.5kg高纯度间苯二甲酰氯粉末，使其在体系中溶解，之后过滤得到预聚物；
47.3)缩聚：将17.1kg高纯度间苯二甲酰氯粉末与步骤2)中的预聚物转移至反应型双螺杆挤出机中，通入-2℃的干燥氮气保护，整个体系温度控制在-10℃；反应结束后，过滤、水洗、干燥，得到聚间苯二甲酰间苯二胺树脂；聚间苯二甲酰间苯二胺树脂的对数粘度为2.2dl
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；
48.4)纺丝：取1份步骤3)中得到的聚间苯二甲酰间苯二胺树脂，溶于5份n-甲基吡咯烷酮，同时在体系中加入0.25份氯化钙，得到纺丝原液；采用干湿法纺丝工艺，将配好的原液先后通过喷丝板、第一凝固浴、牵伸、第二凝固浴、水洗、干燥、干热拉伸、热定型及卷绕，最终得到间位芳纶纤维产品。
49.实施例3
50.一种间位芳纶纤维合成中的分子量调控方法，包括如下步骤：
51.1)氨基保护：在600l带夹套的不锈钢反应釜中加入400.0kg干燥的甲苯，加入91.4kg高纯度间苯二胺充分溶解；随后加入220.4kg三甲基氯硅烷，同时慢慢加入343.8kg的四甲基乙二胺作为缚酸剂；在155℃持续搅拌下反应2.2小时，通过蒸馏装置收集馏出物，干燥后得到被氨基保护后的物质a，于干燥条件下保存；
52.2)预缩聚：取50.4kg步骤1)中制备的物质a，在室温及800rpm条件下充分溶解于干燥的n-甲基吡咯烷酮中，使溶解后得到的溶液a的浓度为0.6mol
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；随后向体系中通入温度为-5℃的干燥氮气，通过反应釜的冷却夹套使反应体系温度控制在-25℃；在2500rpm高速搅拌下加入32.8kg高纯度间苯二甲酰氯粉末，使其在体系中溶解，之后过滤得到预聚物；
53.3)缩聚：将8.2kg高纯度间苯二甲酰氯粉末与步骤2)中的预聚物转移至反应型双
螺杆挤出机中，通入-5℃的干燥氮气保护，整个体系温度控制在-25℃；反应结束后，过滤、水洗、干燥，得到聚间苯二甲酰间苯二胺树脂；聚间苯二甲酰间苯二胺树脂的对数粘度为2.3dl
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；
54.4)纺丝：取1份步骤3)中得到的树脂，溶于6份n,n-二甲基甲酰胺，同时在体系中加入0.25份氯化锂和氯化钙(质量比1:1)混合物，得到纺丝原液；采用干湿法纺丝工艺，将配好的原液先后通过喷丝板、第一凝固浴、牵伸、第二凝固浴、水洗、干燥、干热拉伸、热定型及卷绕，最终得到间位芳纶纤维产品。
55.实施例4
56.一种间位芳纶纤维合成中的分子量调控方法，包括如下步骤：
57.1)氨基保护：在600l带夹套的不锈钢反应釜中加入400.0kg干燥的乙苯，加入100.0kg高纯度间苯二胺充分溶解；随后加入221.0kg三甲基氯硅烷，同时慢慢加入256.0kg的吡啶作为缚酸剂；在155℃持续搅拌下反应2.5小时，通过蒸馏装置收集馏出物，干燥后得到被氨基保护后的物质a，于干燥条件下保存；
58.2)预缩聚：取50.4kg步骤1)中制备的物质a，在室温及500rpm条件下充分溶解于干燥的三氯甲烷中，使溶解后得到的溶液a的浓度为0.3mol
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；随后向体系中通入温度为-5℃的干燥氮气，通过反应釜的冷却夹套使反应体系温度控制在-15℃；在2500rpm高速搅拌下加入29.0kg高纯度熔融态间苯二甲酰氯，使其在体系中溶解，之后过滤得到预聚物；
59.3)缩聚：将12.4kg高纯度熔融态间苯二甲酰氯与步骤2)中的预聚物转移至反应型双螺杆挤出机中，通入-5℃的干燥氮气保护，整个体系温度控制在-15℃；反应结束后，过滤、水洗、干燥，得到聚间苯二甲酰间苯二胺树脂；聚间苯二甲酰间苯二胺树脂的对数粘度为1.9dl
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；
60.4)纺丝：取1份步骤3)中得到的树脂，溶于6.25份n,n-二甲基乙酰胺，同时在体系中加入0.19份氯化锂和氯化钙(质量比1:1)混合物，得到纺丝原液；采用干湿法纺丝工艺，将配好的原液先后通过喷丝板、第一凝固浴、牵伸、第二凝固浴、水洗、干燥、干热拉伸、热定型及卷绕，最终得到间位芳纶纤维产品。
61.实施例5
62.一种间位芳纶纤维合成中的分子量调控方法，包括如下步骤：
63.1)氨基保护：在600l带夹套的不锈钢反应釜中加入400.0kg干燥的二甲苯，加入88.9kg高纯度间苯二胺充分溶解；随后加入232.2kg三甲基氯硅烷，同时慢慢加入321.4kg的4-二甲氨基吡啶作为缚酸剂；在152℃持续搅拌下反应2.5小时，通过蒸馏装置收集馏出物，干燥后得到被氨基保护后的物质a，于干燥条件下保存；
64.2)预缩聚：取50.4kg步骤1)中制备的物质a，在室温及1000rpm条件下充分溶解于干燥的n-甲基吡咯烷酮中，使溶解后得到的溶液a的浓度为0.8mol
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；随后向体系中通入温度为-7℃的干燥氮气，通过反应釜的冷却夹套使反应体系温度控制在-20℃；在2000rpm高速搅拌下加入33.1kg高纯度熔融态间苯二甲酰氯，使其在体系中溶解，之后过滤得到预聚物；
65.3)缩聚：将8.3kg高纯度熔融态间苯二甲酰氯与步骤2)中的预聚物转移至反应型双螺杆挤出机中，通入-7℃的干燥氮气保护，整个体系温度控制在-20℃；反应结束后，过滤、水洗、干燥，得到聚间苯二甲酰间苯二胺树脂；聚间苯二甲酰间苯二胺树脂的对数粘度
为2.1dl
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；
66.4)纺丝：取1份步骤3)中得到的树脂，溶于6.25份二甲基亚砜，同时在体系中加入0.25份氯化锂和氯化钙(质量比1:1)混合物，得到纺丝原液；采用干湿法纺丝工艺，将配好的原液先后通过喷丝板、第一凝固浴、牵伸、第二凝固浴、水洗、干燥、干热拉伸、热定型及卷绕，最终得到间位芳纶纤维产品。
67.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

技术特征：
1.一种间位芳纶纤维的分子量调控方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将间苯二胺加入有机溶剂中充分溶解；加入有机硅烷保护剂和缚酸剂，搅拌反应，蒸馏收集馏出物，干燥后得到物质a；2)将步骤1)得到的物质a充分溶解于极性有机溶剂中，得到溶液a；向溶液a中通入冷却的氮气，在搅拌下加入间苯二甲酰氯，预缩聚反应结束后，过滤得到预聚物；3)向步骤2)制得的预聚物中加入间苯二甲酰氯，缩聚反应结束后，经过滤、水洗和干燥，得到聚间苯二甲酰间苯二胺树脂；4)将步骤3)制得的聚间苯二甲酰间苯二胺树脂溶于极性溶剂中，得到溶液b，再加入助溶剂，得到纺丝原液；采用干湿法纺丝工艺，将纺丝原液通过喷丝板，进入第一凝固浴，得到初生纤维，牵伸后通过第二凝固浴，然后经水洗、干燥、干热拉伸、热定型及卷绕得到间位芳纶纤维。2.根据权利要求1所述的间位芳纶纤维的分子量调控方法，其特征在于，步骤1)中，所述搅拌反应的条件为150～155℃持续搅拌反应2～2.5h；所述溶液a的浓度为0.3～0.8mol
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；所述有机溶剂为苯、甲苯、乙苯或二甲苯；所述有机溶剂：间苯二胺的质量比为(4.0～4.5):1。3.根据权利要求1所述的间位芳纶纤维的分子量调控方法，其特征在于，步骤1)中，所述有机硅烷保护剂为三甲基氯硅烷；所述间苯二胺：有机硅烷保护剂的摩尔比为1：(2.2～2.6)。4.根据权利要求1所述的间位芳纶纤维的分子量调控方法，其特征在于，步骤1)中，所述缚酸剂为三乙胺、二乙胺、二异丙基乙胺、四甲基乙二胺、吡啶或4-二甲氨基吡啶；所述缚酸剂：间苯二胺的摩尔比为(3.0～3.5):1。5.根据权利要求1所述的间位芳纶纤维的分子量调控方法，其特征在于，步骤2)中，所述物质a：间苯二甲酰氯的摩尔比为1：(1.01～1.05)；所述溶解过程需要控制搅拌速度为500～1000rpm；所述预缩聚反应的温度为-25～-10℃；所述搅拌速度为2000～3000rpm；所述间苯二甲酰氯加入量为间苯二甲酰氯摩尔总量的60％～80％。6.根据权利要求1所述的间位芳纶纤维的分子量调控方法，其特征在于，步骤2)中，所述冷却的氮气温度为-7～-2℃；所述极性有机溶剂为n-甲级吡咯烷酮、n,n-二甲基乙酰胺、三氯甲烷或四氯化碳；所述间苯二甲酰氯的加料方式为粉末投料或者熔融态投料。7.根据权利要求1所述的间位芳纶纤维的分子量调控方法，其特征在于，步骤3)中，所述间苯二甲酰氯加入量为间苯二甲酰氯摩尔总量的20％～40％；所述聚间苯二甲酰间苯二胺树脂的对数粘度为1.9～2.3dl
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。8.根据权利要求1所述的间位芳纶纤维的分子量调控方法，其特征在于，步骤4)中，所述极性溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或n-甲基吡咯烷酮；所述溶液b的浓度为16～20wt.％；所述助溶剂为氯化钙和氯化锂中的一种或多种；所述助溶剂的添加量为极性溶剂的3～5wt.％。9.权利要求1～8任意一项所述方法制得的间位芳纶纤维。10.权利要求9所述的间位芳纶纤维在制备航空航天、高铁机车、军工消防、石油化工及电子通讯基础材料中的应用。

技术总结
本发明公开了一种间位芳纶纤维及其分子量调控方法和应用，属于聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的制备技术领域，以间苯二胺和间苯二甲酰氯为原料，通过氨基保护、预缩聚、缩聚、纺丝等工艺步骤，制备出较高分子量的间位芳纶纤维，采用有机硅烷对DMP实施氨基保护策略，取代氨基上的活泼氢原子，不仅有效避免了氧化副反应的发生，还能增加被保护单体在溶剂中的溶解性；通过氨基保护后的DMP与IPC进行聚合，避免了低温溶液缩聚过程中HCl的生成，极大提高了反应体系的稳定性，同时省去了在反应后的中和步骤，向反应体系引入氮气循环冷却装置，保证氮气始终以低温状态进行反应保护，从而快速降低聚合反应体系的温度，避免了反应热的剧烈释放。放。


技术研发人员：陆赵情 陈维婧 俄松峰 闫宁 王元明 贾峰峰 寇雅婕 宋立志
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/9/9