2011-4芳香族酰胺

1、芳香聚酰胺大分子的主链由芳香环和酰胺键组成，其中至少85个酰胺键直接与两个芳香环相连，即每个重复单元的酰胺基团中的氮原子和羰基分别与一个芳香环中的碳原子相连。由这种聚合物制成的纤维称为芳纶纤维，在中国称为芳纶纤维。芳纶发明于20世纪60年代，美国杜邦公司于70年代初首次实现工业化生产。杜邦公司称芳纶的发明和产业化是合成纤维发展史上的第二个里程碑。目前，美国、德国、日本、俄罗斯等国家已经实现工业化生产，芳纶的生产能力和产量继续增长。中国从20世纪70年代开始研究芳纶。经过多年的努力，它已经基本掌握了生产工艺和技术。中国2010年的产能约为5000吨/年。芳族聚酰胺纤维、芳族聚酰胺纤维、对芳族聚酰

2、胺(PPTA)纤维和对芳族聚酰胺(PPTA)纤维的主要品种，即聚对苯二甲酰胺纤维，由杜邦公司于1972年首次工业化生产，商品名为凯夫拉尔。特瓦龙纤维由荷兰阿克苏诺贝尔公司于1986年开发，随后是日本帝人公司的泰诺拉纤维和俄罗斯的阿罗姆斯纤维。上述纤维都是PPTA纤维。20世纪80年代，中国开发了与芳纶结构相同的PPTA纤维，命名为芳纶1414。芳族聚酰胺纤维，在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂体系中与氯化锂、氯化钙等盐，对苯二胺和对苯二甲酰氯以严格等摩尔比在温和条件下(0-20)缩聚。对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维，聚合物制备：低温溶液缩聚，芳香族聚酰胺纤维，聚合体系必须严格保持无水，否则聚合

3、将很困难。在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中加入氯化锂、氯化钙等盐类可以增强体系的溶剂化作用，促进缩聚反应的进行。对苯二胺和对苯二甲酰氯之间的反应很快。反应开始后，几分钟后，出现爬杆现象，然后产生凝胶。当反应产物达到所需的分子量时，反应停止。经过萃取、水洗、粉碎、干燥，得到PPTA纺丝原料。对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维，聚合物制备：低温溶液缩聚法，芳香族聚酰胺纤维，PPTA只能溶解在无水硫酸中，在一定温度和浓度范围内形成向列液晶纺丝溶液，然后通过干喷湿纺液晶纺丝制得PPTA纤维。对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维，纺丝：干喷湿纺液晶，芳香族聚酰胺纤维，液晶溶液具有宏观流动性、连续性、有序性和

4、各向异性，向列液晶是液晶溶液中具有光学各向异性的有序区域。向列型液晶溶液是一种能够纺出高强度和高模量纤维的纺丝溶液。对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维，纺丝：干喷湿纺液晶纺丝，液晶PPTA的刚性链大分子可以在纺丝溶液中完全延伸，并在某些区域平行排列。当受到剪切作用时，向列型液晶聚合物的分子链和晶体将进一步沿轴向平行排列，从而确保纤维具有非常高的取向度。经过适当的热处理和拉伸，保持了刚性直链构象、分子链平行取向和晶体结构，使PPTA纤维具有极高的强度和模量。芳族聚酰胺纤维，分子中的骨架原子通过强共价键结合，并且结合能非常大。长链分子中的酰胺基团被苯环分开，并与苯环形成共轭效应。内部旋转势能相当高，

5、阻碍了键的自由旋转。酰胺基和苯环可以在一个平面上稳定共存，大分子呈平面刚性直链构象。对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维，结构上，芳香族聚酰胺纤维中，PPTA分子含有较多的极性基团，且分子间的相互作用力很强。液晶旋转后，大分子平行排列，分子间的间隙很小。分子链中的酰胺基团能在相邻分子间形成强氢键，使聚合物具有良好的规整性。PPTA纤维具有高结晶度和相对完美的结晶。对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维，结构，芳香族聚酰胺纤维，PPTA的晶体结构属于单斜晶系，晶体单元尺寸为a=7.87，b=5.19，c=12.9，其链段与C轴(纤维轴)的取向角为6，C轴几乎平行于分子链方向，分子链严格排列，bc片晶由氢键

6、交联形成。对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维，结构，芳香族聚酰胺纤维，PPTA纤维的结构模型：褶层结构模型PPTA大分子平行排列，分子间间隙小，酰胺基和苯环交替出现，有利于相邻分子链间大量侧氢键的产生，氢键连接的分子平行堆积形成片状微晶。相邻的片状微晶主要通过范德华力结合。对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维，结构为PPTA纤维，其强度比普通有机纤维高3倍以上，其模量是尼龙的10倍和聚酯的9倍，钢丝的比重仅为钢丝的1/5左右，因此其比强度相当于钢丝的6-7倍。作为一种结构材料，它可以替代金属材料如钢和钛合金，以及对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维，其机械性能，机械性能等。为什么？玻璃转化温度为345，

7、分解温度为560，极限氧指数为2830%的芳香族聚酰胺纤维。耐热性接近无机纤维，在高温下不熔化，并能保持高强度和良好的尺寸稳定性。它具有很强的自熄性和阻燃性。对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维具有热性能、芳香族聚酰胺纤维、对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维和化学性能。PPTA纤维不溶于大多数有机溶剂，但只溶于少数溶剂，如浓硫酸和甲磺酸。PPTA纤维不仅应该受到紫外线的保护，而且也不应该暴露在阳光下。PPTA纤维具有很强的吸湿性，吸湿后其性能变化很大，因此应密封存放。芳族聚酰胺纤维、间芳族聚酰胺(PMIA)纤维和间芳族聚酰胺(PMIA)纤维，即聚(间亚苯基间苯二甲酰胺)纤维，由美国杜邦公司开发并于1

8、967年工业化，商品名为Nomex。后来，日本帝人公司在1971年开发了一种类似的产品，商品名为Conex。PMIA纤维市场基本上被美国杜邦公司和日本帝人占据。1996年，两家公司共同投资在香港成立杜邦帝人先进纤维公司，主要为中国市场生产PMIA纤维。这些产品标有Metamax，诺梅克斯和康奈克斯的原始商标在中国已停止使用。PMIA纤维在中国被称为芳纶1313。芳族聚酰胺纤维，在氮气保护下，将间苯二胺溶于N，N-2-二甲基乙酰胺溶剂中，然后将体系温度冷却至0以下，边搅拌边缓慢加入间苯二甲酰氯，将反应体系加热至50-70保持1小时至平衡。加入氢氧化钙中和反应生成的氯化氢，中和产物作为助溶剂增加体

9、系的稳定性，所得溶液可直接纺丝。聚合物制备：溶液缩聚、间位芳香族聚酰胺(PMIA)纤维、芳香族聚酰胺纤维，将溶液缩聚得到的纺丝溶液(含约20%的PMIA聚合物和9，2-二甲基乙酰胺溶液)过滤并加热至150-160，然后在160下通过喷丝头，在265下进入长度为5.5m、氮气气氛的纺丝隧道。得到的初生纤维含有大量无机盐，需要用沸水洗涤多次，然后在300左右拉伸，拉伸倍数为4-5倍。纺丝：干法纺丝，间位芳香族聚酰胺(PMIA)纤维，芳香族聚酰胺纤维，PMIA纤维大分子中的酰胺基与间位苯基相连，它们的共价键没有共轭作用，内旋转能低于PPTA，大分子链呈现柔性链结构。芳香族聚酰胺(PMIA)纤维，芳香族C轴的长度表明它比完全伸展的链条短9%。苯环与酰胺键和碳氮键之间较高的旋转势能阻止了PMIA分子链成为完全延伸的链构象。晶体中相邻分子链之间的强氢键使PMIA纤维的化学结构稳定。结构、间位芳香族聚酰胺(PMIA)纤维、芳香族聚酰胺纤维、PBA通常由对氨基苯甲酰氯或亚硫酸胺苯甲酰氯在极性有机溶剂中低温缩聚制备。PBA溶液可以直接纺丝，也可以制成粉末，将粉末溶解在溶剂中，制成向列相液晶用于纺丝。纺纱采用干喷湿纺。聚合物制备和纺丝，聚对苯甲酰胺(PBA)纤维，芳香族聚酰胺纤维