專利名稱：一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法。
背景技術：
聚芳砜酰胺纖維是一種產業(yè)用以及特殊防護用為主的耐熱纖維，是一種能在 250°C以上長期使用，或者在更高的溫度下能瞬間使用的纖維。聚芳砜酰胺纖維具有優(yōu)越的耐熱性，良好的電絕緣性，很好的尺寸穩(wěn)定性與耐化學腐蝕性，暴露在高溫下仍能保持良好的物理性能，它在高溫過濾袋，耐溫防火服及F. H級電絕緣紙以及一些其他工業(yè)應用領域?，F(xiàn)有的聚芳砜酰胺纖維的制備是采用以N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)為溶劑的濕法紡絲方法。其步驟如下首先以不同比例的4，4’_ 二氨基二苯基砜G，4' -DDS)、3，3’_ 二氨基二苯基砜(3，3’ -DDS)和等當量的對苯二甲酰氯(TPC)為單體在DMAc中溶解，在低溫下聚合后得到一定固含量的聚芳砜酰胺紡絲溶液，經過過濾除去雜質、脫泡等紡絲液處理工藝流程，最后通過計量泵計量從噴絲頭擠出并在凝固浴中凝固成型，然后經過空氣集束、 塑化拉伸、水洗烘干、熱拉伸等工序制備成聚芳砜酰胺纖維。中國專利CN101255616A公布了一種轉向型濕法紡絲法制備聚芳砜酰胺纖維的方法。其紡絲液固含量為12wt% 15wt%，粘度為20000 MOOOcp (20 24Pa · s)。紡絲液經噴絲頭擠出，經過第一凝固槽，轉向進入第二凝固槽，然后進行塑化拉伸，其塑化拉伸倍數(shù)為2 4倍，通過水洗、干燥、上油、1. 5 3倍的300 400°C熱拉伸和300 400°C熱定型得到2. 8 3. 2cN/dtex的聚芳砜酰胺纖維。中國專利CN101275308A公布了一種全間位聚芳砜酰胺纖維的制備方法，將3， 3’ - 二氨基二苯砜溶解于DMAc中，加入與二氨基二苯砜等摩爾量的對苯二甲酰氯，用無機堿中和，制成固含量為10wt% 20wt%的紡絲溶液。經計量、過濾后經噴絲口噴出，紡絲速度3 30m/min，凝固成絲后進入拉伸浴，拉伸倍數(shù)為1 5倍，水洗和干燥后進行250 450°C下的熱管拉伸，拉伸倍率1 3倍，再經過250 450°C熱定型和上油后得到斷裂伸長和卷曲度較好的纖維，力學性能為2. 7cN/dtex左右。現(xiàn)有的技術中存在一系列問題對于濕法紡絲來說其溶液的粘度較低，采用噴絲頭負拉伸，紡絲液從噴絲頭噴出直接進入凝固浴中出現(xiàn)出口脹大，不利于絲條在凝固浴中取向結構的形成，導致初生絲在塑化拉伸中難以承受較大的拉伸，在水洗、干燥過程中幾乎無拉伸，而且初生絲的塑化拉伸也不能彌補其在凝固浴中的取向缺陷。最終得到的纖維的力學性能不高，強度低于3. 2cN/ dtex，在強度要求高的場合中的應用受到限制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法，利用干噴濕法紡絲工藝， 通過噴絲頭正拉伸與逐級的凝固、水洗和干燥中的拉伸過程，保證初生纖維的高度取向，并且通過拉伸倍數(shù)較低的高溫拉伸，完善大分子取向和結晶，得到力學強度較高的聚芳砜酰胺纖維。本發(fā)明的一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法，將表觀粘度為20 200Pa · s的聚芳砜酰胺溶液在60 130°C下經噴絲孔擠出后通過20 80cm的空氣層后進入凝固浴，其中出凝固浴的牽伸速率與噴絲孔擠出速率之比為1. 2 5倍，然后經過至少兩級塑化拉伸和水洗拉伸，并進行干燥拉伸和進一步的高溫熱拉伸，制備得到的聚芳砜酰胺纖維單絲纖度為1. 0 5. Odtex,斷裂強度大于3. 8cN/dtex。作為優(yōu)選的技術方案如上所述的一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法，所述的聚芳砜酰胺溶液的濃度5 30wt%。如上所述的一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法，所述的聚芳砜酰胺為由結構式 (1) 中的一種結構單元組成的均聚物或者由結構式(1) 中的任意兩種結構單元組成的無規(guī)共聚物。結構式(1)
權利要求
1.一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法，其特征是將表觀粘度為20 200Pa · s的聚芳砜酰胺溶液在60 130°C下經噴絲孔擠出后通過20 80mm的空氣層后進入凝固浴，其中出凝固浴的牽伸速率與噴絲孔擠出速率之比為1. 2 5倍，然后經過至少兩級塑化拉伸和水洗拉伸，并進行干燥拉伸和進一步的高溫熱拉伸，制備得到的聚芳砜酰胺纖維單絲纖度為1. 0 5. Odtex,斷裂強度大于3. 8cN/dtex。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法，其特征在于，所述的聚芳砜酰胺溶液的濃度為5 30wt%。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法，其特征在于，所述的聚芳砜酰胺為由結構式(1) 中的一種結構單元組成的均聚物或者由結構式(1) 中的任意兩種結構單元組成的無規(guī)共聚物。結構式(1)
4.根據(jù)權利要求3所述的一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法，其特征在于，所述任意兩種結構單元組成的無規(guī)共聚物的無規(guī)共聚聚芳砜酰胺的兩種結構單元摩爾比例為19 9 1。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法，其特征在于，所述的噴絲孔長徑比為1 2，優(yōu)選1.5。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法，其特征在于，所述的噴絲孔擠出速率為4 80m/min。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法，其特征在于，所述的凝固浴組成為50 70Wt%的溶劑和余量水，溫度-10 40°C。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法，其特征在于，所述的至少兩級塑化拉伸浴和水洗拉伸浴為兩級不同濃度梯度的塑化拉伸和兩級不同溫度梯度的水洗拉伸浴，包括第一級塑化拉伸浴組成為30 50wt%的溶劑和余量水，溫度10 30°C，拉伸比為1. 5 4倍，優(yōu)選2. 5倍；第二級塑化拉伸浴組成為10 30wt %的溶劑和余量水， 溫度20 40°C，拉伸比為1. 5 4倍，優(yōu)選2. 5倍；第一級水洗拉伸浴組成為水，溫度40 70°C，拉伸比為1 3倍，優(yōu)選1. 8倍；第二級水洗拉伸浴為水，溫度為70 90°C，拉伸比為1 2. 5，優(yōu)選1.8倍。
9.根據(jù)權利要求1、6或7所述的一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法，其特征在于，所述的溶劑或聚芳砜酰胺溶液的溶劑為含有質量分數(shù)5 25%氯化鈣的二甲基甲酰胺、含有質量分數(shù)5 25%氯化鈣的二甲基亞砜、含有質量分數(shù)5 25%氯化鈣的二甲基乙酰胺、1- 丁基-3-甲基咪唑氯鹽、1- 丁基-3-甲基咪唑溴鹽、1-烯丙基-3-甲基咪唑溴鹽、1-乙基-3 甲基咪唑醋酸鹽、1-乙基-3甲基咪唑甲酸鹽或1-乙基-3甲基咪唑亞磷酸甲酯鹽。
10.根據(jù)權利要求1所述的一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法，其特征在于，所述的干燥拉伸溫度80 160°C，拉伸比為1. 1 1. 5倍，優(yōu)選1. 2倍；所述的高溫熱拉伸溫度300 4500C，拉伸比為1. 1 3倍，優(yōu)選1. 5倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法，將表觀粘度為20～200Pa·s的聚芳砜酰胺溶液在60～160℃下經噴絲孔擠出后通過20～80mm的空氣層后進入凝固浴，其中出凝固浴的牽伸速率與噴絲孔擠出速率之比為1.2～5倍，然后經過至少兩級塑化拉伸和水洗拉伸，并進行干燥拉伸和進一步的高溫熱拉伸，制備得到的聚芳砜酰胺纖維單絲纖度為1.0～5.0dtex，斷裂強度大于3.8cN/dtex。本發(fā)明的一種聚芳砜酰胺纖維的制備方法，利用干噴濕法紡絲工藝，通過噴絲頭正拉伸與逐級的塑化、水洗和干燥中的拉伸過程，保證初生纖維的高度取向，并且通過拉伸倍數(shù)較低的高溫拉伸，完善大分子取向和結晶，有利于提高纖維強度。
文檔編號D01D5/00GK102358958SQ201110212418
公開日2012年2月22日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權日2011年7月27日
發(fā)明者丁璇, 張玉梅, 李建武, 楊春雷, 王華平, 王寶春, 王強華, 王銳, 薛明 申請人:東華大學