專利名稱：一種聚丙烯腈紡絲原液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚丙烯腈紡絲原液的制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯腈紡絲液的性能與質(zhì)量會(huì)直接影響到纖維凝固成形以及牽伸取向，高性能 紡絲液是制備高性能碳纖維的必要條件。由自由基溶液聚合的特點(diǎn)可知，聚合溫度越高，發(fā)生支化、交聯(lián)等副反應(yīng)的幾率越 大。傳統(tǒng)一步法PAN紡絲液制備工藝通常偶氮二異丁腈作為引發(fā)劑，其十小時(shí)半衰期對(duì)應(yīng) 的分解溫度為64度，由于聚合溫度較高，如何控制體系中的微凝膠含量成為眾多生產(chǎn)商面 臨的難題之一。此外，高溫聚合反應(yīng)裝置既需要配置熱源，又需要配置制冷裝置，才能實(shí)現(xiàn) 反應(yīng)過程控溫。由于聚合液粘度較大，傳熱困難，在自動(dòng)控制過程中溫度滯后嚴(yán)重，聚合體 系溫度控制困難，易出現(xiàn)溫度波動(dòng)，造成能耗較高。因此，近年來低溫引發(fā)劑越來越引起研究人員的關(guān)注。專利CN 200810054411.3 中將偶氮二異庚腈的使用溫度范圍降低至25 45度，實(shí)施實(shí)例中提到在25度下聚合M小 時(shí)，但轉(zhuǎn)化率只有37. 4%，這無法達(dá)到工業(yè)應(yīng)用要求；專利CN 200910045219. 2中偶氮二異 庚腈的使用范圍為3(Γ40度，但該工藝與傳統(tǒng)工藝有明顯區(qū)別，體系中不含溶劑，聚合后得 到的是聚合物粉料，屬于兩步法工藝。雖然偶氮二異庚腈具有比偶氮二異丁腈更高的反應(yīng)活性，但是這種引發(fā)劑十小時(shí) 半衰期對(duì)應(yīng)的分解溫度為50度左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于室溫，聚合裝置仍需配置熱源用于預(yù)熱反應(yīng) 物料以及反應(yīng)過程控溫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用更高活性的α，α ’_甲 基-Y，Y’ -雙取代偶氮二戊腈作為引發(fā)劑，從而實(shí)現(xiàn)在溫度范圍為1(Γ40度下引發(fā)丙烯 腈聚合的聚丙烯腈紡絲原液的制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種聚丙烯腈紡絲原液的制備方法，包括在聚合過程中采用引發(fā)劑，所述引發(fā)劑為α， α，-甲基-Y，Y ‘-雙取代偶氮二戊腈，其結(jié)構(gòu)如式(I )所示
權(quán)利要求
1. 一種聚丙烯腈紡絲原液的制備方法，包括在聚合過程中采用引發(fā)劑，其特征在于所 述引發(fā)劑為α，α，-甲基-Υ，γ，-雙取代偶氮二戊腈，其結(jié)構(gòu)如式(I)所示
2.如權(quán)利要求1所述的聚丙烯腈紡絲原液的制備方法，其特征在于包括如下步驟將 丙烯腈、共聚單體、溶劑和引發(fā)劑加入到帶有攪拌和冷凝裝置的反應(yīng)容器中，升溫，通氮?dú)?或氬氣驅(qū)氧，然后在氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)下反應(yīng)，脫除殘余單體及氣泡，即得到紡絲原液。
3.如權(quán)利要求2所述的聚丙烯腈紡絲原液的制備方法，其特征在于所述反應(yīng)原料中丙 烯腈與共聚單體的質(zhì)量和為1(Γ30%，引發(fā)劑的質(zhì)量含量為0. 059Γ5%，余量為溶劑。
4.如權(quán)利要求2所述的聚丙烯腈紡絲原液的制備方法，其特征在于所述反應(yīng)原料中丙 烯腈與共聚單體的質(zhì)量和為12%18%，引發(fā)劑的質(zhì)量含量為0. 1%1%，余量為溶劑。
5.如權(quán)利要求3或4所述的聚丙烯腈紡絲原液的制備方法，其特征在于所述丙烯腈與 共聚單體中丙烯腈單體質(zhì)量含量為9(Γ99. 9%，共聚單體的質(zhì)量含量為0. 19Γ10%。
6.如權(quán)利要求5所述的聚丙烯腈紡絲原液的制備方法，其特征在于所述丙烯腈與共聚 單體中丙烯腈單體質(zhì)量含量為959Γ99. 7%，共聚單體的質(zhì)量含量為0. 3% 5%。
7.如權(quán)利要求2所述的聚丙烯腈紡絲原液的制備方法，其特征在于所述溶劑為二甲基 亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。
8.如權(quán)利要求2所述的聚丙烯腈紡絲原液的制備方法，其特征在于所述共聚單體為 丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、衣康酸、衣康酸單甲 酯、衣康酸單乙酯、衣康酸單丙酯、衣康酸單丁酯、衣康酸酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮中的一種 或兩種。
9.如權(quán)利要求2所述的聚丙烯腈紡絲原液的制備方法，其特征在于所述聚合反應(yīng)溫度 為1(T40°C，聚合時(shí)間為4 48小時(shí)。
10.如權(quán)利要求2所述的聚丙烯腈紡絲原液的制備方法，其特征在于所述共聚單體采 用一步加入、分步加入或連續(xù)加入的方式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚丙烯腈紡絲原液的制備方法，包括在聚合過程中采用引發(fā)劑，所述引發(fā)劑為α,α′-甲基-γ,γ′-雙取代偶氮二戊腈。本發(fā)明采用更高活性的α,α′-甲基-γ,γ′-雙取代偶氮二戊腈作為引發(fā)劑，從而實(shí)現(xiàn)能在低溫(10~40℃)下引發(fā)丙烯腈聚合，聚合過程可充分利用聚合反應(yīng)熱實(shí)現(xiàn)對(duì)體系粘度的控制，僅需通過調(diào)節(jié)冷卻水即可實(shí)現(xiàn)體系溫度平穩(wěn)控制，聚合液凝膠含量低，重復(fù)性好。本發(fā)明制得的聚丙烯腈紡絲原液可用于腈綸或丙烯腈基碳纖維的制備。
文檔編號(hào)D01F6/38GK102040706SQ20101059619
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者葉丹瀅, 宋威, 曾祥斌, 蔡彤旻, 辛偉, 馬雷, 黃險(xiǎn)波 申請(qǐng)人:上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司, 金發(fā)科技股份有限公司