間位芳綸

(l)聚間苯二甲酰間苯二胺縮聚物的制備芳綸1313由間苯二甲酰氯(ICI)和間苯二胺(MPD)縮聚而成，其反應(yīng)式為：生產(chǎn)縮聚物主要有如下三種方法:

①界面縮聚法

把配方量的間苯二胺溶于定量的水中，加入少量的酸吸收劑成為水相。再將配方量的ICI溶于有機(jī)溶劑中，然后邊強(qiáng)烈攪拌邊把ICI溶液加到MPD的水溶液中，在水和有機(jī)相的界面上立即發(fā)生反應(yīng)，生成聚合物沉淀，經(jīng)過分離、洗滌干燥后得到固體聚合物。

②低溫溶液縮聚法

先把間苯二胺溶解在N，N二甲基乙酰胺( DMAc)溶劑中，在攪拌下加人間苯二甲酰氯，反應(yīng)在低溫下進(jìn)行，并逐步升溫到反應(yīng)結(jié)束。然后加入氫氧化鈣，中和反應(yīng)生成的氯化氧，使溶液成為DMAc- CaCI2酰胺鹽溶液系統(tǒng)，經(jīng)過濃度調(diào)整，可直接用于濕法紡絲，也可以通過堿性的離子交換樹脂除去反應(yīng)生成的HCI。黎葦?shù)妊芯渴灏诽砑觿MIA縮聚反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)叔胺對PMIA分子量的影響是不同的，其中以加入少量a甲基吡啶作為HCI吸收劑對提高PMIA分子量最為明顯。

③乳液縮聚法

將ICI溶于與水有一定相溶性的有機(jī)溶劑（如環(huán)己酮），MPD溶于含有酸吸收劑的水中，高速攪拌，使縮聚反應(yīng)在攪拌時(shí)形成的乳液體系的有機(jī)相中進(jìn)行。此方法利于熱量傳遞。此外，還有專利報(bào)道有氣相縮聚法制備芳香族聚酰胺。

鑒于低溫溶液縮聚與界面縮聚、乳液縮聚相比，耗用溶劑少，生產(chǎn)效率高，在直接使用樹脂溶液進(jìn)行紡絲、打漿和制膜時(shí)可以省去樹脂析出、水洗和再溶解等操作，在生產(chǎn)上更為經(jīng)濟(jì)，所以低溫溶液聚合應(yīng)用廣泛。采用低溫縮聚法制備聚間苯二甲酰間苯二胺，溶劑為N，N二甲基乙酰胺( DMAc)時(shí)，有下列因素對反應(yīng)有影響：間苯二甲酰氯，間苯二胺純度，摩爾比，反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間，溶劑中的水分含量和攪拌速度等。

(2)芳綸1313纖維的制備纖維可采用干法紡絲、濕法紡絲或干噴濕紡法制備。

①干法紡絲

干法紡絲的流程為將低溫溶液縮聚所得的紡絲液用氫氧化鈣中和，得到約含20%聚合物及9% CaCl2的黏稠液，經(jīng)過濾后加熱到150～160℃進(jìn)行干法紡絲，得到初生纖維因帶有大量無機(jī)鹽，需經(jīng)多次水洗后在300℃左右進(jìn)行4～5倍的拉伸，或經(jīng)卷繞后的纖維先進(jìn)入沸水浴進(jìn)行拉伸、干燥，再于300℃下張緊1.1倍處理。干法紡絲產(chǎn)品有長絲和短纖維兩種?！?/p>

②濕法紡絲

濕法紡絲的一般流程為：紡前愿液溫度控制在22℃左右，原液進(jìn)入體積密度為1.366的含二甲基乙酰胺和CaCI2凝固浴中，浴溫保持60℃，得到的初生纖維經(jīng)水洗后，在熱水浴中拉伸2. 73倍，接著再進(jìn)行干燥，溫度為130℃，然后在320℃的熱板上再拉伸1.45倍而制得成品。日本帝人采用此方法。Conex的產(chǎn)品主要為短纖維，有以下幾個(gè)品種：普通短纖維、原液染色短纖維、短切纖維和高強(qiáng)度長絲。據(jù)專利介紹的高強(qiáng)Conex的濕法紡絲流程為：漿液→凝固浴→洗滌→第→次濕拉伸→第二次濕拉伸→干燥→千拉伸→后處理。制得的纖維抗張強(qiáng)度可達(dá)8.48～9.27cN/dtex，伸長率25%～28%在300℃時(shí)的熱收縮為 5.60%～6.O%?！?/p>

③干噴濕紡法

美國孟山都公司綜合干紡和濕紡的優(yōu)點(diǎn)，提出了干噴濕紡的工藝。采用這種工藝，紡絲拉伸倍數(shù)大，定向效果好，耐熱性高。如濕紡纖維在400℃下熱收縮率為 80%，而干噴濕紡纖維小于lO%，濕紡的零強(qiáng)溫度為440℃，干紡為470℃，而千噴濕紡可提高到515℃。

各大公司采用的生產(chǎn)工藝流程為：美國杜邦公司采用低溫溶液聚合，干法紡絲，得纖維Nomex,日本帝人公司采用界面聚合，再溶解，用倒章式濕法紡絲裝置進(jìn)行紡絲，紡出纖維稱為Conex;孟山都公司綜臺干紡和濕紡的優(yōu)點(diǎn)提出了干噴濕紡工藝。此外，前蘇聯(lián)的ΦeHHnox用熱塑擠壓法生產(chǎn)。

(3)芳綸1313酌共聚及表面改性針對聚間苯二甲酰間苯二胺纖維的耐疲勞性、阻燃性、耐光性以及和基體樹脂的浸潤性尚不夠理想等問題，國內(nèi)外開展了大量的研究。

黎葦?shù)纫?，5--氯對苯二甲酰氯(DDC)作為第三單體，將其與間苯二甲酰氯(ICl)、間苯二胺(MPD)在N，N-二甲基乙酰胺(DMAc) 中進(jìn)行低溫溶液共縮聚反應(yīng)，合成了含氯取代基的聚間苯二甲酰間苯二胺樹脂( PMIAC)。他們在芳香聚合物的苯環(huán)上部分引入鹵原子，可適度降低大分子鏈的規(guī)整性，有效地提高其阻燃性及和基體樹脂的浸潤性。日本的Ozawa Shuji等人發(fā)表了由芳族二胺和芳族的二元羧酸的二鹵化物的縮聚反應(yīng)制備芳族聚酰胺的專利。Lin等研究了通過選擇不同的二胺和二元酰氯可得到不同的重復(fù)單元的方法，從而在保持良好的耐熱性能的同時(shí)，改進(jìn)材料的阻燃性能。Lin等采用TCP代替間苯二胺，如果10%質(zhì)量比的TCP代替間苯二胺，可使其 5%的熱質(zhì)量損失溫度從260.1℃升高到444.5℃。

全球來看，芳綸1313的主要供應(yīng)商依次為美國杜邦、煙臺泰和新材、日本帝人。美國杜邦產(chǎn)能約2.5萬噸，商品名為Nomex，在全球處于壟斷地位。煙臺泰和新材年產(chǎn)能5600噸，為全球第二大芳綸1313供應(yīng)商，其商品名為Tametar（泰美達(dá)），是美國杜邦的主要競爭對手。日本帝人也是世界上最早的芳綸1313供應(yīng)商之一，其產(chǎn)能約2300噸，商品名為Conex。

間位芳綸是一種開發(fā)早、應(yīng)用廣、產(chǎn)量大、發(fā)展快的耐高溫纖維品種，其總量居特種纖維的第二位。

聚間苯二甲酰間苯二胺

MPIA( poly-m-phenyleneisophthalamide)

芳綸1313。

聚間苯二甲酰間苯二胺是排列規(guī)整的鋸齒型大分子，在熔融以前就已經(jīng)分解，玻璃化溫度Tg為270℃，在 350℃以下不會發(fā)生明顯的分解和碳化。當(dāng)溫度超過400℃時(shí)，纖維逐漸發(fā)脆、炭化直至分解，但是不會產(chǎn)生熔滴；在火焰中不延燃，具有較好的阻燃性，極限氧指數(shù)LOI為29%—32%，性能極佳。

優(yōu)異的耐高溫性，良好的尺寸穩(wěn)定性，優(yōu)良的可紡性、防火性和耐腐蝕性。

主要用于高溫過濾、高溫傳送帶、轉(zhuǎn)移印花毯、汽車膠管等。

主要用于石油石化、電力燃?xì)?、鋼鐵煉焦、電氣電焊等工業(yè)領(lǐng)域的防護(hù)服。

主要用于防消服、軍警作訓(xùn)服以及要求較高的產(chǎn)業(yè)工人防護(hù)等。

主要用于賽車服、宇航服、輪胎簾子布、汽車膠管等。

主要用來制作芳綸紙，可用于高溫電機(jī)、變壓器、電子電器、手機(jī)電池、筆記本電腦電池的絕緣等。還可進(jìn)一步加工成蜂窩結(jié)構(gòu)材料，用于飛機(jī)、高鐵、游艇等。

某些功能團(tuán)的引入，可改進(jìn)復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度。這一化學(xué)改性方法在芳綸1313纖維上的應(yīng)用也正在展開。也可以采用等離子處理等物理方法來活化纖維表面，可以使纖維表面最大化，同時(shí)在表面形成一個(gè)活性層，以提高表面粗糙度。

以火災(zāi)防護(hù)服為例，若將性能不同的兩種芳酰胺纖維混合起來，就會產(chǎn)生意想不到的相乘效果。例如在間位芳酰胺中，僅混入5%的對位芳酰胺所制成的衣服，即使處于火焰中，布的強(qiáng)度和外觀也不受損，更不會發(fā)生破裂。