高强度液晶聚合物单体的合成工艺的制作方法

本发明涉及高强度液晶聚合物单体，具体地说涉及高强度液晶聚合物单体的合成工艺。

背景技术：

1、聚对苯撑苯并二唑（pbo）纤维是一种芳香族杂环纤维，pbo纤维有顺式和反式两种结构，目前的研究主要集中在顺式pbo纤维的制备，其由高度取向的pbo链纺丝而成，具有高强度、高模量、耐高温的优点，但其仍然存在着易侵蚀降解、抗压和界面黏接性能不足等缺陷，通过对反式pbo分子结构分析，可知反式构型的pbo纤维其杂环分子链的刚直性和分子链排列的规整性更好，相比顺式pbo来说反式pbo的力学性能和光电性能更加优异，且拥有更为优秀的耐化学介质性，反式pbo对碱性条件表现出较好的稳定性，有机介质对其几乎没有影响，具有较大的潜在应用价值。

2、制备反式pbo纤维的关键在于单体2,5-二氨基-1,4-二羟基苯二盐酸盐的合成，然而传统的peo单体受加工难度和环境影响，制备方法成本较高，不利于大规模生产，且在生产过程中会产生一些副产品，纯度和收率不高，鉴于此，提供高强度液晶聚合物单体的合成工艺。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供高强度液晶聚合物单体的合成工艺，以解决上述背景技术中提出的传统peo单体，制备方法成本较高，难以大规模生产，且产物纯度和收率不高的问题。

2、为实现上述目的，本发明目的在于提供了高强度液晶聚合物单体的合成工艺，具体涉及2,5-二氨基-1,4-二羟基苯二盐酸盐（daqh·2hcl）的制备，包括以下重量份数的组分：2,5-二氨基-3,6-二氯-1,4-二苯醌（dadcq）50-200重量份、水750-1000重量份、pd/c催化剂1-6重量份、氯化亚锡3-8重量份、盐酸溶液90-110重量份和洗涤剂10-20重量份；

3、其中，所述2,5-二氨基-3,6-二氯-1,4-二苯醌是由四氯苯醌（tcq）经氨解制备而成，包括以下重量份数的组分：四氯苯醌80-120重量份，乙醇/乙腈1-5重量份，且乙醇/乙腈的混合比例为0.5~2：1，氨水280-560重量份；

4、所述2,5-二氨基-1,4-二羟基苯二盐酸盐的制备方法如下：

5、s1.1、向搅拌器内加入2,5-二氨基-3,6-二氯-1,4-二苯醌，水和pd/c催化剂，第一次启动搅拌装置，调整转速，充分搅拌均匀；

6、s1.2、将分散均匀的溶液注入到微通道反应器中进行反应，设置反应温度，同时通入氢气，进行连续反应，反应结束后降至室温；

7、s1.3、向反应液中加入的氯化亚锡，第二次启动搅拌装置，充分搅拌均匀后，对反应液进行抽滤，将滤渣中的催化剂回收利用，向滤液中加入盐酸溶液，并置于冰水中降温冷却至室温，再次抽滤使得固液分离，滤饼用洗涤剂洗涤沉淀得到产物2,5-二氨基-1,4-二羟基苯二盐酸盐。

8、作为本技术方案的进一步改进，所述2,5-二氨基-3,6-二氯-1,4-二苯醌的制备方法如下：

9、称取80-120重量份的四氯苯醌，混合比例为0.5~2：1的乙醇/乙腈溶剂和重量份为280-560的氨水，分别注入到微通道反应器进行反应，设置微通道反应器内所需反应温度，反应结束后停止加热，冷却至室温，用蒸馏水洗涤沉淀并抽滤，烘干得到产物2,5-二氨基-3,6-二氯-1,4-二苯醌。

10、具体的，2,5-二氨基-3,6-二氯-1,4-二苯醌的制备是四氯苯醌的氨解反应，氨水作为胺化剂，且四氯苯醌与氨水发生的是双分子亲核取代反应，其中亲核试剂为氨水，是由于氨水的氮原子上有未共用的电子对提供了电子，与氯原子相连的碳原子带有部分正电荷，氯原子带有部分负电荷，该反应历程为带有未共用电子对的氮原子向四氯苯醌上的氯原子相连的碳原子发生亲核进攻，亲核试剂与碳原子形成共价键，得到带有极性的中间产物，该产物迅速转化为铵盐，并恢复芳香性，氯原子则带着一堆电子以负离子的形式离去，最后在与一个氨分子反应，生成2,5-二氨基-3,6-二氯-1,4-二苯醌。

11、由于双分子亲核取代反应的反应特性，因此决定反应速率的两个因素分别是强亲核试剂的浓度和反应物浓度，即四氯苯醌和氨水的浓度决定着反应速率的快慢。

12、具体的，微通道反应器（microchannel reactor）是一种新型的化学反应设备，它利用微小的通道尺寸来实现对流体的精细控制，从而达到优化反应条件、提高反应效率的目的。结合该反应装置，可以使得单体2,5-二氨基-1,4-二羟基苯二盐酸盐的合成工艺具有反应温度低，连续生产，反应收率高等优势。

13、具体的，用乙腈和乙醇作为溶剂，这是因为反应物和中间体都是带负电的，溶剂极性越大，会使亲核试剂发生溶剂化作用而导致平衡朝反方向移动，不利于反应进行，并且非极性溶剂不会与亲核试剂形成氢键使活化能增大而阻碍反应，更有利于中间过渡态的形成，故而采用乙腈为溶剂，但是由于乙腈的价格高昂，考虑到工业化生产需要降低成本，因此采用了乙醇/乙腈的混合比例为0.5~2：1的混合溶液为溶剂。

14、作为本技术方案的进一步改进，所述氨水的浓度为25wt%。

15、作为本技术方案的进一步改进，所述微通道反应器内的反应温度为40-90℃。

16、具体的，反应温度对反应影响，温度升高通常会使分子运动加快，从而增加反应物分子之间的碰撞频率，加速反应速率，当反应温度较低时，可能部分原料在温度较低的情况下没有参与反应，当温度过高时，副反应增加副产物增多，且过高的反应温度会使反应失控，因此从安全和产物纯度的角度考虑，设置40-90℃的温度是最为适合的。

17、具体的，2,5-二氨基-3,6-二氯-1,4-二苯醌经氢化还原得到单体2,5-二氨基-1,4-二羟基苯二盐酸盐，该反应的历程为氢气先在催化剂的金属表面发生化学吸附，进而导致h-h化学键断裂，并将氢原子分散至可与反应有机物接触的位置上，氢原子便从金属催化剂转移至反应物上，最后与盐酸反应，生成2,5-二氨基-1,4-二羟基苯二盐酸盐。

18、具体的，采用水为溶剂，由于反应物的是极性，能够增大反应物在极性溶剂的溶解度，溶解度越高，反应物的浓度越高，根据勒夏特列原理，反应速率也就越快，同时极性溶剂能够与反应物或产物形成氢键或离子-溶剂作用，因此溶剂的极性越大越有利于反应进行，从而降低体系的活化能，促进反应的进行。

19、具体的，使用pd/c催化剂可以反应降低活化能，提高反应速率。

20、具体的，氯化亚锡（sncl2）在氢化还原反应中主要起到还原剂的作用，可以帮助提高反应效率，减少副反应的发生，从而优化产品的质量和产量，同时，由于氯化亚锡的还原性质，它还可以在某些情况下降低反应体系的氧化状态，保护敏感物质不受氧化损伤。

21、作为本技术方案的进一步改进，所述s1.1中第一次启动搅拌装置时，搅拌器的速度为200-300rpm/min，搅拌时间为5-10min。

22、作为本技术方案的进一步改进，所述s1.2中微通道反应器的反应温度为40-50℃。

23、作为本技术方案的进一步改进，所述s1.2中氢气通入压力为0.1-0.2mpa。

24、具体的，根据碰撞理论，增加氢气的压力可以增加分子之间的碰撞频率，从而提高反应速率，同时根据勒夏特列原理，过增加氢气压力实现的增加反应物浓度会推动平衡向产物方向移动，促进平衡向产物方向移动，从而提高转化率，除此之外，提高氢气分压还有助于将这些杂质转化为易于去除的气体或其他形态，从而提高杂质的脱除率，并且有助于减少催化剂表面的积碳沉积，保持催化剂的活性。但是氢气压力越大，对材料设备的要求也就越高，因此设置在0.1-0.2mpa范围内较为适宜。

25、作为本技术方案的进一步改进，所述s1.3中第二次启动搅拌器时，搅拌器转速设置为400-500rpm/min，搅拌时间为15-20min。

26、作为本技术方案的进一步改进，所述s1.3中盐酸溶液的浓度为5-7mol/l。

27、作为本技术方案的进一步改进，所述s1.3中洗涤剂为冷水、冷乙醇、乙醚的一种或多种组合。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果：

29、该高强度液晶聚合物单体的合成工艺中，采用四氯苯醌为原料，与胺化剂氨水发生氨解反应，生成2,5-二氨基-3,6-二氯-1,4-二苯醌，再由2,5-二氨基-3,6-二氯-1,4-二苯醌经氢化还原得到单体2,5-二氨基-1,4-二羟基苯二盐酸盐，该工艺路径能够得到纯度和产率更高的目标产物单体2,5-二氨基-1,4-二羟基苯二盐酸盐，提高了生产效率，优化了工艺生产的步骤，增加了工业化生产的经济性，同时结合新型的微通道反应装置，不仅能够降低反应温度，连续生产，从而降低生产成本，还能降低所需施加的氢气压力，大大降低了对设备的要求，增加了安全系数。