一种耐湿和耐光的聚苯撑苯并二噁唑纤维的制备方法与流程

本发明涉及pbo纤维的生产方法，尤其是涉及一种耐湿和耐光的聚苯撑苯并二噁唑纤维的制备方法。

背景技术：

1、pbo纤维—顺式聚对苯撑苯并二噁唑(cis-polyparaphenylenebenzobisoxazole，缩写pbo)纤维的简称。该纤维所具有的5.8gpa抗拉强度和280gpa模量、68的限氧指数loi值以及650℃的分解温度等主要性能指标，均属目前有机和无机纤维性能之最，其比强度约为钢的12-14倍，比模量为钢的1.4倍，而比重为1.54-1.56g/cm3，只有钢的1/5。由于其优越的性能，自一问世即被视为航空航天及军事等先进结构复合材料的新一代超级纤维。pbo纤维主要用于复合材料增强，虽然pbo纤维的综合性能优异，但pbo纤维对可见光和紫外光都十分敏感，而且在pbo纤维的使用中申请人发现pbo纤维在高温高湿条件下，纤维的强度急剧降低。

2、中国专利cn102691207a提供了一种兼具耐紫外光和耐湿热老化的pbo纤维的制备方法，具体步骤为：(1)制备有机硅疏水溶胶；(2)制备有机硅疏水溶胶复合整理液；(3)将pbo纤维浸入到步骤(2)得到的有机硅疏水溶胶复合整理液中，时间为0.5～2h，然后取出纤维，在室温下自然晾干12～48h，置于干燥箱中80～100℃下固化2～5h，得到表面有均匀疏水涂层的pbo纤维。上述专利将抗紫外剂和有机硅制备成有机硅水溶胶复合整理液，然后将pbo纤维浸入其中，再干燥得到兼具耐紫外光和耐湿热老化的pbo纤维。然而上述制备方法得到的pbo纤维依然存在以下几个问题：一、有机硅水溶液复合整理液通过浸渍包覆在纤维表面，由于pbo纤维表面光滑又没有活性基团，包覆的抗湿热老化和耐紫外的物质容易脱落；二、这种制备纤维的方法效率低，不能连续制备；三、纤维的耐湿热和耐紫外的性能提高有限，还不能满足实际应用要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐湿和耐光的聚苯撑苯并二噁唑纤维的制备方法。本发明制备方法所制备的聚苯撑苯并二噁唑纤维在高温高湿环境时具有优良的耐久性。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提供的一种耐湿和耐光的聚苯撑苯并二噁唑纤维的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤s1：将对苯二甲酸、4，6-二氨基间苯二酚盐酸盐、多聚磷酸和五氧化二磷在脱气釜中进行脱气，脱气完成后进入混合釜进行预聚合和脱泡，得到聚苯撑苯并二噁唑预聚物；

5、步骤s2：将纳米炭黑复合2，4，6-三(2’，4’-二羟基苯基)-1，3，5-三嗪复合添加剂加入多聚磷酸中搅拌配成均匀的浆液，然后计量加入所述聚苯撑苯并二噁唑预聚物中进行后聚合，再经过滤和脱泡后得到后聚合物料；

6、步骤s3：将所制备的后聚合物料经过喷丝组件喷出，再经凝固、水洗、碱洗、再水洗、上油和干燥后收丝，得到pbo纤维。

7、根据一种优选实施方式，在步骤s2中还包括：将步骤s1所得的聚苯撑苯并二噁唑预聚物通过计量泵加入双螺杆挤出机中；同时将纳米炭黑复合2，4，6-三(2’，4’-二羟基苯基)-1，3，5-三嗪复合添加剂和多聚磷酸配成的浆液通过计量泵加入双螺杆挤出机中，并使两股物料按照使pbo纤维中含纳米炭黑复合2，4，6-三(2’，4’-二羟基苯基)-1，3，5-三嗪复合添加剂的比例小于等于15％的配比进行后聚合。

8、根据一种优选实施方式，纳米炭黑复合2，4，6-三(2’，4’-二羟基苯基)-1，3，5-三嗪复合添加剂在pbo纤维中的比例为1-10％。

9、根据一种优选实施方式，纳米炭黑复合2，4，6-三(2’，4’-二羟基苯基)-1，3，5-三嗪复合添加剂在pbo纤维中的比例为3-7％。

10、根据一种优选实施方式，在步骤s1中，所得到的聚苯撑苯并二噁唑预聚物的特性粘度为2-30dl/g。

11、根据一种优选实施方式，在步骤s1中，所得到的的聚苯撑苯并二噁唑预聚物的特性粘度为5-25dl/g。

12、根据一种优选实施方式，在步骤s1中，所得到的的聚苯撑苯并二噁唑预聚物的特性粘度为8-20dl/g。

13、基于上述技术方案，本发明的一种耐湿和耐光的聚苯撑苯并二噁唑纤维的制备方法至少具有如下技术效果：

14、本发明的制备方法采用纳米炭黑复合2，4，6-三(2’，4’-二羟基苯基)-1，3，5-三嗪复合添加剂和多聚磷酸形成的浆液与聚苯撑苯并二噁唑预聚物进行后聚合形成后聚合物料，后聚合物料通过纺丝和一系列后处理得到pbo纤维，本发明通过原位聚合，将耐湿和耐光的复合添加剂均匀分散在纤维中，使得复合添加剂不易脱落。本发明制备的pbo纤维拉伸强度大于30cn/dtex，在温度80℃相对湿度80％的环境中暴露720小时后，其拉伸强度保持率仍能够大于85％；在氙灯中照射100小时后，其拉伸强度保持率仍能够大于85％。纤维的耐湿和耐光性能显著提高，能够满足实际应用要求。

技术特征：

1.一种耐湿和耐光的聚苯撑苯并二噁唑纤维的制备方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s2中还包括：将步骤s1所得的聚苯撑苯并二噁唑预聚物通过计量泵加入双螺杆挤出机中；同时将纳米炭黑复合2，4，6-三(2’，4’-二羟基苯基)-1，3，5-三嗪复合添加剂和多聚磷酸配成的浆液通过计量泵加入双螺杆挤出机中，并使两股物料按使pbo纤维中含纳米炭黑复合2，4，6-三(2’，4’-二羟基苯基)-1，3，5-三嗪复合添加剂的比例小于等于15％的配比进行后聚合。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，纳米炭黑复合2，4，6-三(2’，4’-二羟基苯基)-1，3，5-三嗪复合添加剂在pbo纤维中的比例为1-10％。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，纳米炭黑复合2，4，6-三(2’，4’-二羟基苯基)-1，3，5-三嗪复合添加剂在pbo纤维中的比例为3-7％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所得到的聚苯撑苯并二噁唑预聚物的特性粘度为2-30dl/g。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所得到的聚苯撑苯并二噁唑预聚物的特性粘度为5-25dl/g。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所得到的聚苯撑苯并二噁唑预聚物的特性粘度为8-20dl/g。

技术总结本发明提供了一种耐湿和耐光的聚苯撑苯并二噁唑纤维的制备方法，包括如下步骤：步骤S1：将对苯二甲酸、4，6‑二氨基间苯二酚盐酸盐、多聚磷酸和五氧化二磷在脱气釜中进行脱气和预聚合得到聚苯撑苯并二噁唑预聚物；步骤S2：将纳米炭黑复合2，4，6‑三(2’，4’‑二羟基苯基)‑1，3，5‑三嗪复合添加剂加入多聚磷酸中搅拌配成均匀的浆液，然后计量加入聚苯撑苯并二噁唑预聚物中进行后聚合，再经过滤和脱泡后得到后聚合物料；步骤S3：将所制备的后聚合物料经过喷丝组件喷出，再经凝固、水洗、碱洗、再水洗、上油和干燥后收丝，得到PBO纤维。本发明的PBO纤维在高温高湿环境下具有较优良的耐久性，在氙灯中照射100小时后，其拉伸强度保持率仍大于85％。技术研发人员：范新年,许伟,冉茂强,付兴伟,赵亮,黄治川受保护的技术使用者：中蓝晨光化工有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12