專利名稱：對(duì)位芳族聚酰胺纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種對(duì)位芳族聚酰胺纖維，更具體地，涉及ー種具有高表面均勻度和高強(qiáng)度的對(duì)位芳族聚酰胺纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
芳族聚酰胺纖維可分為對(duì)位芳族聚酰胺纖維和間位芳族聚酰胺纖維，其中，對(duì)位芳族聚酰胺纖維被制成為苯環(huán)通過(guò)酰胺基(CONH)直線連接的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，5mm厚的對(duì)位芳族聚酰胺纖維的強(qiáng)度可以提起并保持住一輛兩噸重的車。因此，對(duì)位芳族聚酰胺纖維被用于航空航天工業(yè)和研制防弾材料的エ業(yè)等各種先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域。通常被稱為芳族聚酰胺纖維的芳香族的聚酰胺纖維的制造過(guò)程包括以下步驟通過(guò)在含有N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)的聚合溶劑中使芳族ニ胺和芳族ニ?；?aromaticdiacid chloride)聚合來(lái)制備聚芳酰胺；通過(guò)在濃硫酸溶液中溶解所述聚芳酰胺來(lái)制備紡絲液；以及通過(guò)使用噴絲頭和凝固浴池對(duì)所述紡絲液進(jìn)行紡絲來(lái)制備細(xì)絲。芳族聚酰胺纖維具有皮芯結(jié)構(gòu)，其中，芳族聚酰胺纖維的表層模量高于芳族聚酰胺纖維的芯部的模量。就是說(shuō)，如果向芳族聚酰胺纖維施加壓力，那么所述壓カ集中作用于芳族聚酰胺纖維的表層。因此，芳族聚酰胺纖維的表層的物理性質(zhì)是決定芳族聚酰胺纖維強(qiáng)度的最重要要素。然而，由于現(xiàn)有的芳族聚酰胺纖維制備方法是在不考慮芳族聚酰胺纖維的表層的情況下實(shí)施的，因此不能獲得高強(qiáng)度的芳族聚酰胺纖維。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題因此，鑒于上述問(wèn)題而提出本發(fā)明，并且，本發(fā)明的目的是提供ー種芳族聚酰胺纖維及其制備方法，本發(fā)明可以避免現(xiàn)有技術(shù)中存在的ー個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。本發(fā)明的目的是提供ー種對(duì)位芳族聚酰胺纖維及其制備方法，所述對(duì)位芳族聚酰胺纖維通過(guò)提高芳族聚酰胺纖維表面均勻度而具有高強(qiáng)度。在下文中，芳族聚酰胺纖維指的是對(duì)位芳族聚酰胺纖維。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目的和特征將在下面的說(shuō)明中部分地給出，并且對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，部分地通過(guò)查閱下文或從實(shí)踐本發(fā)明來(lái)了解而變得顯而易見(jiàn)。通過(guò)在說(shuō)明書(shū)和本文的權(quán)利要求以及附圖中所具體指出的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點(diǎn)。技術(shù)方案在研究高強(qiáng)度的芳族聚酰胺纖維的制備方法期間，發(fā)現(xiàn)芳族聚酰胺纖維的表面均勻度對(duì)芳族聚酰胺纖維的強(qiáng)度有影響。就是說(shuō)，芳族聚酰胺纖維的高表面均勻度可以提高芳族聚酰胺纖維的強(qiáng)度。此外，當(dāng)研究提高芳族聚酰胺纖維的表面均勻度的方法時(shí)，發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)控制紡絲過(guò)程提高芳族聚酰胺纖維的表面均勻度。為了達(dá)到這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)并與本發(fā)明的目的相一致，如在此具體和概括描述的，ー種芳族聚酰胺纖維的制備方法包括以下步驟通過(guò)使芳族ニ胺和芳族ニ酰基鹵(aromatic diacid halide)聚合來(lái)制備聚芳酰胺；通過(guò)使芳族ニ胺和芳族ニ?；u(aromatic diacid halide)聚合來(lái)制備聚芳酰胺；通過(guò)在溶劑中溶解所述聚芳酰胺來(lái)制備 紡絲液；以及通過(guò)噴絲頭擠出所述紡絲液，并且使所述紡絲液順序地通過(guò)氣隙、裝滿凝固溶液的凝固浴池和與凝固浴池的底部相連接的具有噴射ロ的凝固管，以獲得細(xì)絲，其中，從容納在凝固浴池中的凝固溶液的上表面到凝固管的噴射ロ的距離在10至35mm的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的另一方面，提供ー種對(duì)位芳族聚酰胺纖維，所述對(duì)位芳族聚酰胺纖維形成為酰胺基與芳環(huán)相連接，并且芳環(huán)通過(guò)酰胺基直線連接的結(jié)構(gòu)，其中，表面粗糙度為RMS (Root Mean Square,均方根)0. 2 u m或更小,抗張強(qiáng)度在22g/d和26g/d之間的范圍內(nèi)。有益效果根據(jù)本發(fā)明的芳族聚酰胺纖維及其制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn)。由于優(yōu)化的紡絲可以提高芳族聚酰胺纖維的表面均勻度，因此提高抗張強(qiáng)度和伸長(zhǎng)性能。


圖I是圖示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的紡絲設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其例子在附圖中闡明。在任何可能的地方，在所有的附圖中使用相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的部件。在下文中，將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的芳族聚酰胺纖維及其制備方法。I、制備聚芳酰胺首先，制備聚合溶剤。通過(guò)向有機(jī)溶劑中加入無(wú)機(jī)鹽來(lái)制備聚合溶劑。有機(jī)溶劑可以是基于酰胺的有機(jī)溶劑、基于尿素的有機(jī)溶劑或者是它們的混合物，例如，N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N，N’-ニ甲基こ酰胺(DMAc)，六甲基磷酰三胺(HMPA)、N，N，N’，N’ -四甲基脲(TMU)、N，N’ - ニ甲基甲酰胺(DMF)或它們的混合物。加入無(wú)機(jī)鹽以提高聚芳酰胺的聚合度。更詳細(xì)地說(shuō)，無(wú)機(jī)鹽可以是鹵代堿金屬鹽或鹵代堿土金屬鹽，例如，CaCl2、LiCl、NaCl、KCl、LiBr或KBr?？梢灾患尤氅`種無(wú)機(jī)鹽，也可以加入兩種或更多的混合型無(wú)機(jī)鹽。如果加入較多的無(wú)機(jī)鹽，則聚芳酰胺的聚合度提高。然而，如果加入過(guò)多的無(wú)機(jī)鹽，則其中會(huì)有未溶解的無(wú)機(jī)鹽。優(yōu)選地，在整個(gè)聚合溶劑中的無(wú)機(jī)鹽為10重量％或更少。接著,通過(guò)在聚合溶劑中溶解芳族ニ胺來(lái)制備混合溶液。例如，芳族ニ胺可以是對(duì)苯ニ胺(para-phenylenediamine)、4，4’ - ニ氨基聯(lián)苯(4，4，-diaminobiphenyl)、2，6-ニ氛基蔡(2，6-naphthalenediamine)、1，5-ニ氛基蔡(I,5-naphthalenediamine)或 4,4’-ニ氨基苯甲酉先苯胺(4, f-diaminobenzanilide)。但是，本發(fā)明不限于此。接著，將預(yù)定量的芳香族ニ酰基鹵加入混合溶液中，同時(shí)攪拌混合溶液，由此進(jìn)行初步聚合。當(dāng)伴隨著加熱時(shí)，芳族ニ胺和芳族ニ?；u的聚合快速地進(jìn)行。在這種情況下，高聚合速度會(huì)導(dǎo)致最終獲得的聚合物中存在很大的聚合差異的問(wèn)題。更詳細(xì)的說(shuō)，由于在整個(gè)混合溶液中聚合反應(yīng)不是同時(shí)進(jìn)行的，因此，早期聚合的聚合物通過(guò)快速的聚合反應(yīng)而具有長(zhǎng)分子鏈，而后期聚合的聚合物與那些早期聚合的聚合物相比具有較短的分子鏈。此 夕卜，更快的聚合速度導(dǎo)致最終獲得的聚合物中聚合度差異更大。如果最終獲得的聚合物中存在更大的聚合度差異，則性能偏差變大，從而難以獲得所需的性能。因此，在制備具有預(yù)定長(zhǎng)度分子鏈的聚合物相關(guān)的初歩聚合過(guò)程之后進(jìn)行聚合過(guò)程，由此最小化最終獲得的聚合物中的聚合度差異。例如，芳族ニ?；X可以是對(duì)苯ニ甲酰氯(terephthaloyl dichloride)、4，4’-苯甲酰ニ氯(4,4，-benzoyl dichloride)、2,6_ 萘ニ 甲酸氯(2,6-naphthalenedicarboxylacid dichlorideノ或 I, 5_ 蔡ニ甲酉先氣(I, 5—naphthalenedicarboxyl acid dicfiloriae)。但是，本發(fā)明不限于此。在完成初歩聚合過(guò)程之后，將殘留的芳香族ニ?；u加入混合溶液中，同時(shí)在0和30°C之間的溫度下攪拌以進(jìn)行聚合過(guò)程。由于芳香族ニ酰基鹵與芳族ニ胺以I : I的摩爾比進(jìn)行反應(yīng)，因此以相同的摩爾比加入芳族ニ胺和芳族ニ?；u。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)芳族ニ胺和芳族ニ?；u的量，使得當(dāng)聚合過(guò)程完成時(shí)在整個(gè)聚合溶液中最終獲得的聚合物的濃度約為5重量％至20重量％。如果最終獲得的聚合物的濃度小于5重量％，則聚合速度降低且聚合反應(yīng)必須持續(xù)相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間，由此降低經(jīng)濟(jì)效率。如果最終獲得的聚合物的濃度大于20重量％，則因不良的聚合反應(yīng)而難以獲得5. 5以上的聚合物特性粘度。通過(guò)聚合過(guò)程最終獲得的聚芳酰胺的詳細(xì)例子可以是聚對(duì)苯ニ甲酰對(duì)苯ニ胺(poly (paraphenylene terephtalamide :PPD_T))、聚(4,4’_N_ 苯甲酸苯胺對(duì)苯ニ甲酸胺)(poly (4,4’_benzanilide terephtalamide))、聚(對(duì)亞苯基-4,4’-亞聯(lián)苯基-ニ竣酸胺)(,poly(paraphenylene-4,4,-biphenylene-dicarDoxyl acid amide))、或衆(zhòng)(對(duì)亞苯是_2，6_ 萘ニ甲羧酉先月安)(poly (paraphenylene-2,6-naphthalenedicarboxyl acid amide))。接著，向包含聚芳酰胺的聚合溶液中加入堿性化合物，以便中和在聚合反應(yīng)期間產(chǎn)生的酸。在聚合反應(yīng)期間產(chǎn)生的酸，例如鹽酸，會(huì)腐蝕聚合設(shè)備。因此，在聚合反應(yīng)期間或之后，向聚合溶液中加入無(wú)機(jī)或有機(jī)堿性化合物，從而中和由聚合反應(yīng)產(chǎn)生的酸。由于通過(guò)聚合反應(yīng)獲得的聚芳酰胺以碎屑形狀存在，因此包含聚芳酰胺的聚合溶液的流動(dòng)性差。為了提高流動(dòng)性，優(yōu)選地，通過(guò)向聚合溶液中加入水而將包含聚芳酰胺的聚合溶液制成為懸浮液，然后用懸浮液型聚合溶液進(jìn)行之后的過(guò)程。為此，將水和堿性化合物加入聚合溶液，以進(jìn)行中和過(guò)程。
無(wú)機(jī)堿性化合物可以選自堿金屬碳酸鹽或堿土金屬碳酸鹽、堿土金屬氫化物、堿土金屬氫氧化物或者堿土金屬氧化物的組，例如，NaOH, Li2CO3^ CaCO3> LiH, CaH2, LiOH,Ca (OH) 2、Li2O 或 CaO。接著，粉碎(crush)已通過(guò)中和過(guò)程除去了酸的聚芳酰胺。如果聚合物的顆粒尺寸過(guò)大，則會(huì)花費(fèi)長(zhǎng)時(shí)間來(lái)進(jìn)行將要描述的提取過(guò)程，并且降低聚合溶劑的提取效率。在這方面，進(jìn)行粉碎過(guò)程，從而在提取過(guò)程之前減小聚合物的顆粒大小。接著，從聚芳酰胺中提取和除去聚合溶剤。
由于用于聚合過(guò)程的聚合溶劑包含在通過(guò)聚合獲得的聚芳酰胺中，因此需要從聚芳酰胺中提取聚合溶剤，并且提取出的聚合溶劑需要重新用于聚合過(guò)程。使用水的提取過(guò)程是最經(jīng)濟(jì)且有效的?？梢酝ㄟ^(guò)順序地執(zhí)行下述步驟來(lái)進(jìn)行提取過(guò)程在帶有排放ロ的槽(tub)中安裝過(guò)濾器；在將聚合物放置在過(guò)濾器之上的同時(shí)倒水；以及通過(guò)排放ロ排出包含在聚合物中的聚合溶劑和水。在提取過(guò)程之后，進(jìn)行脫水過(guò)程，以除去殘留的水。然后，通過(guò)干燥過(guò)程完成聚芳酰胺的制備。其后，可以進(jìn)行分類過(guò)程，從而根據(jù)用于紡絲過(guò)程的尺寸對(duì)聚芳酰胺進(jìn)行分類。2、制備對(duì)位芳族聚酰胺纖維通過(guò)將用前述方法制備的聚芳酰胺溶解在溶劑中來(lái)制備紡絲液。溶劑可以使用濃度為97%至100%的濃硫酸。除了濃硫酸，也可以使用氯化硫酰(,chloro-sulfuric acid)或氣化硫酉先(fluoro-sulfuric acid)。優(yōu)選地，紡絲液中聚合物的濃度約為10重量％至25%重量，以便獲得優(yōu)良的纖維特性。如果聚酰胺聚合物的濃度增加更多，那么紡絲液的粘度也增加。但是，如果聚合物的濃度大于濃度臨界點(diǎn)，則紡絲液的粘度會(huì)突然降低。此時(shí)，在不形成固相的情況下，紡絲液從光學(xué)各向同性狀態(tài)改變?yōu)楣鈱W(xué)各向異性狀態(tài)。光學(xué)各向異性的紡絲液的結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)可以產(chǎn)生具有高強(qiáng)度的芳族聚酰胺纖維而無(wú)需額外的拉伸過(guò)程。優(yōu)選地，紡絲液中聚酰胺聚合物的濃度高于濃度臨界點(diǎn)。然而，如果聚酰胺聚合物的濃度過(guò)高，則會(huì)導(dǎo)致紡絲液中粘度低的問(wèn)題。如圖I所示，在通過(guò)噴絲頭10擠出紡絲液之后，紡絲液順序地通過(guò)氣隙17、凝固浴池20和凝固管30，由此制備出細(xì)絲I。噴絲頭10設(shè)置有多個(gè)毛細(xì)管15，其中，每個(gè)毛細(xì)管15都具有0. Imm或更小的直徑。如果噴絲頭10的每個(gè)毛細(xì)管15的直徑都大于0. 1mm，則細(xì)絲I的強(qiáng)度因所制備的細(xì)絲的分子取向差而下降。氣隙17可以使用空氣層或惰性氣體層。為了強(qiáng)化所制備的細(xì)絲的特性，優(yōu)選地，氣隙的長(zhǎng)度為2至20mm。凝固浴池20位于噴絲頭10的下面，其中，凝固浴池20中充滿凝固溶液22。在凝固浴池20的下面有凝固管30。凝固管30與凝固浴池20的底部相連接。因此，當(dāng)紡絲液在從噴絲頭10的毛細(xì)管15擠出之后落下時(shí)，紡絲液通過(guò)順序地通過(guò)氣隙17和凝固溶液22而凝固，由此制備細(xì)絲I。細(xì)絲I通過(guò)凝固管30被排出。由于凝固溶液體22和細(xì)絲I通過(guò)凝固管30被排出，因此，需要根據(jù)所排出的量連續(xù)地向凝固浴池20供應(yīng)凝固溶液。此外，在凝固管30中有噴射ロ 35，以便將凝固溶液從噴射ロ 35噴出到穿過(guò)凝固管30的細(xì)絲上。噴射ロ 35可以包括多個(gè)噴射ロ，或者可以沿著凝固管30的邊緣形成為環(huán)形。優(yōu)選地，以從噴射ロ噴出的凝固溶液的角度關(guān)于所述細(xì)絲完全対稱的方式布置多個(gè)噴射ロ 35。優(yōu)選地，從噴射ロ噴出的凝固溶液的噴射角度與所述細(xì)絲的縱向所成的角度約為0°至85°。尤其對(duì)于エ業(yè)生產(chǎn)過(guò)程來(lái)說(shuō)，噴射角度約為20°至40°。
優(yōu)選地，從容納在凝固浴池20中的凝固溶液22的上表面到凝固管30的噴射ロ35 (更具體地，到噴射ロ 35的上端)的距離(L)在10至35mm之間的范圍內(nèi)。如果距離(L)小于10mm，則凝固溶液被噴向未充分凝固的細(xì)絲，因此會(huì)損壞細(xì)絲的晶體取向。同時(shí)，如果距離(L)大于35mm，則凝固溶液被噴向完全凝固的細(xì)絲，因此會(huì)損壞細(xì)絲的表面。因此，必須在細(xì)絲被適度地凝固的狀態(tài)下進(jìn)行從噴射ロ 35噴射凝固溶液的過(guò)程。在這方面，距離(L)在10至35mm的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，從容納在凝固浴池20中的凝固溶液22的上表面到凝固浴池20的底部的距離(L1)在5至15mm之間的范圍內(nèi)。如果距離(L1)小于5mm，則因空氣渦流而難以控制紡絲過(guò)程。同時(shí)，如果距離(L1)大于15mm，則細(xì)絲會(huì)在凝固浴池20中被過(guò)度凝固，由此導(dǎo)致難以設(shè)置噴射ロ 35的位置。就是說(shuō)，如果細(xì)絲在凝固浴池20中被過(guò)度凝固，則噴射ロ 35必須被放置在與凝固管30上端毗鄰之處，以便在細(xì)絲完全凝固之前噴射凝固溶液。然而，如果噴射ロ 35的位置過(guò)于靠近凝固管30的上端，則會(huì)導(dǎo)致凝固溶液在細(xì)絲不夠集中的情況下被噴射的問(wèn)題。優(yōu)選地，從凝固浴池20的底部到噴射ロ 35 (更具體地，到噴射ロ 35的上端)的距離(L2)在5至20mm之間的范圍內(nèi)。如果距離(L2)小于5mm，則凝固溶液會(huì)在細(xì)絲不夠集中的情況下被噴射，因此難以使細(xì)絲均勻地凝固。同時(shí)，如果距離(L2)大于20mm，則會(huì)導(dǎo)致對(duì)容納在凝固浴池20中的凝固溶液的抽吸不良。就是說(shuō)，當(dāng)從噴射ロ 35噴出凝固溶液吋，在凝固浴池20和凝固管30之間產(chǎn)生壓強(qiáng)差，因此，容納在凝固浴池20中的凝固溶液22被快速地抽吸到凝固管30。在這種情況下，如果噴射ロ 35的位置距離凝固浴池20的底部遠(yuǎn)，則會(huì)降低凝固溶液22的抽吸效率?？梢詫⒍鄠€(gè)噴射ロ 35布置在不同的高度，以便使來(lái)自不同位置的凝固溶液通過(guò)多個(gè)噴射ロ 35噴射到凝固管30的內(nèi)部。因此，施加到細(xì)絲上的阻力被分散，從而使得細(xì)絲的表面變得均勻并改善取向，由此防止細(xì)絲的強(qiáng)度降低。此外，由于能夠防止硫酸從細(xì)絲上快速排出，因此可以提高細(xì)絲的表面均勻度。優(yōu)選地，從噴射ロ 35噴出凝固溶液的噴射速度(V1)與從凝固管30排出細(xì)絲I的排出速度(V2)的比率可以在0.8 I至I. 2 I的范圍內(nèi)。如果從噴射ロ 35噴出凝固溶液的噴射速度(V1)與從凝固管30排出細(xì)絲I的排出速度(V2)的差異變大，則會(huì)損壞細(xì)絲I的表面。尤其是，如果比率V1 V2在此范圍之外，則會(huì)損壞細(xì)絲I的表面?？紤]到細(xì)絲I的排出速度，優(yōu)選地，從噴射ロ 35噴出凝固溶液的噴射速度在150至800mpm之間。凝固溶液22可以是硫酸溶液，更優(yōu)選地，可以是通過(guò)向水、こニ醇、丙三醇、こ醇或它們的混合物中加入硫酸而制備的溶液。對(duì)于紡絲液通過(guò)凝固溶液22的過(guò)程來(lái)說(shuō)，通過(guò)從紡絲液中除去硫酸來(lái)制備細(xì)絲。此時(shí),如果從細(xì)絲的表面快速地除去硫酸,則細(xì)絲的表面在硫酸從細(xì)絲中出來(lái)之前凝固，由此降低細(xì)絲的均勻度。為了克服此問(wèn)題，凝固溶液22含有硫酸。優(yōu)選地，凝固溶液22中的硫酸的濃度約為5%重量至15%重量。如果硫酸的濃度小于5重量％，則硫酸會(huì)被快速地從細(xì)絲上除去。同時(shí),如果硫酸的濃度大于15重量％，則難以使硫酸從細(xì)絲中出來(lái)。優(yōu)選地，凝固溶液22的溫度在1°C和10°C之間的范圍內(nèi)。如果凝固溶液22的溫度低于1°C，則難以使硫酸從細(xì)絲中出來(lái)。同時(shí)，如果凝固溶液22的溫度高于10°C，則硫酸會(huì)從快速地細(xì)絲中出來(lái)。然后，從所獲得的細(xì)絲中除去殘留的硫酸。
硫酸殘留在通過(guò)紡絲過(guò)程制備的細(xì)絲中?？梢酝ㄟ^(guò)使用水或水和堿性溶液的混合物的浸潰過(guò)程(wet process)來(lái)除去殘留在細(xì)絲中的硫酸。浸潰過(guò)程可以包括以下步驟，例如，第一歩，將含有硫酸的細(xì)絲浸潰在0.3%至I. 3%的苛性堿溶液中；以及第ニ步，將細(xì)絲浸潰在0.01%至0. I %的苛性堿溶液中。然后，進(jìn)行干燥過(guò)程，以調(diào)節(jié)包含在細(xì)絲中的水量。通過(guò)控制細(xì)絲和烘燥滾筒(drying roll)之間的接觸時(shí)間或者滾筒干燥機(jī)的溫度可以調(diào)節(jié)包含在細(xì)絲中的水量。在上述紡絲、浸潰、中和以及干燥過(guò)程中，張カ施加在所述細(xì)絲上，其中，施加到所述細(xì)絲上的用于干燥過(guò)程的張カ的優(yōu)選值是基于整個(gè)處理?xiàng)l件來(lái)確定的。然而，優(yōu)選地，在
0.I至3. Ogpd的張カ下干燥所述細(xì)絲。如果用于干燥過(guò)程的張カ小于0. lgpd，則細(xì)絲的強(qiáng)度因分子取向減少而降低。同時(shí)，如果用于干燥過(guò)程的張カ大于3. Ogpd，則細(xì)絲會(huì)破裂。此時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)移動(dòng)細(xì)絲的滾筒的表面速度來(lái)控制施加在細(xì)絲上的張カ的程度。通過(guò)預(yù)定裝置加熱滾筒干燥機(jī)。此時(shí)，優(yōu)選地，滾筒干燥機(jī)至少部分地覆蓋有防散熱裝置，以防止熱量損失。根據(jù)本發(fā)明上述過(guò)程制備的對(duì)位芳族聚酰胺纖維形成為酰胺基與芳環(huán)相連接的結(jié)構(gòu)，芳環(huán)通過(guò)酰胺基直線連接，并且表面粗糙度為RMS 0. 2um或更小。表面粗糙度小意味著表面均勻度好。根據(jù)本發(fā)明的具有極好表面均勻度的芳族聚酰胺纖維可以獲得22g/d至26g/d的高抗張強(qiáng)度。此外，根據(jù)本發(fā)明的芳族聚酰胺纖維具有2. 8%至3. 5%的伸長(zhǎng)率。如果纖維的表面不均勻，則纖維易于因伸長(zhǎng)而斷裂。由于本發(fā)明的芳族聚酰胺纖維具有極好的表面均勻度，因此不易因伸長(zhǎng)而斷裂，從而獲得大伸長(zhǎng)范圍。此外，本發(fā)明的芳族聚酰胺纖維從織物中抽出時(shí)的最大阻カ為5N或更小，其中，所述纖維為編織密度為260g/m2的平紋織物，并且所述平紋織物由1500旦尼爾的芳族聚酰胺纖維作為緯線和經(jīng)線制成。這里，從織物中抽出時(shí)的最大阻力是指當(dāng)從編織纖維而獲得的織物中抽出一股所述纖維時(shí)的最大阻力。如果所述纖維具有均勻的表面，則容易從織物中抽出所述纖維，因此阻カ變小。就是說(shuō)，抽出時(shí)的小阻力意味著纖維具有極好的表面均勻度。3、實(shí)施例和對(duì)比性實(shí)例I)實(shí)施例I在通過(guò)向N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中加入CaCl2來(lái)制備聚合溶劑之后，在所制備的聚合溶劑中溶解對(duì)苯ニ胺，以由此制備混合溶液。在攪拌混合溶液的同時(shí)，向混合溶液中加入對(duì)苯ニ甲酰氯，其中，對(duì)苯ニ甲酰氯的摩爾比等于對(duì)苯ニ胺的摩爾比，由此制備聚對(duì)苯ニ甲酰對(duì)苯ニ胺。這里，首先向混合溶液中加入預(yù)定量的對(duì)苯ニ甲酰氯，以進(jìn)行初步聚合，然后將剰余的對(duì)苯ニ甲酰氯加入混合溶液中。之后，向含有聚對(duì)苯ニ甲酰對(duì)苯ニ胺的聚合溶液中加入水和NaOH，從而中和酸。在粉碎聚對(duì)苯ニ甲酰對(duì)苯ニ胺之后，通過(guò)使用水從聚對(duì)苯ニ甲酰對(duì)苯ニ胺中提取聚合溶劑，然后對(duì)聚合溶劑進(jìn)行脫水和干燥過(guò)程，由此獲得最終的聚芳酰胺。將最終的聚芳酰胺溶解在99%的濃硫酸中，由此制備紡絲液。此時(shí)，紡絲液中聚芳酰胺的濃度約為20重量％。之后，通過(guò)利用圖I所示的紡絲設(shè)備對(duì)紡絲液進(jìn)行紡絲。就是說(shuō)，在通過(guò)噴絲頭10擠出紡絲液之后，通過(guò)使紡絲液順序地通過(guò)直徑為7mm的氣隙17、裝有由5°C溫度下具有10重量％濃度的硫酸溶液制成的凝固溶液22的凝固浴池20以及位于凝 固浴池20下面的凝固管30來(lái)凝固紡絲液，由此制備細(xì)絲。此時(shí)，從容納在凝固浴池20中的凝固溶液22的上表面到凝固管30的噴射ロ 35的距離(L)為20mm ;從凝固溶液22的上表面到凝固浴池20的底部的距離(L1)為IOmm ;以及從凝固浴池20的底部到噴射ロ 35的距離(L2)為10mm。此外，將從噴射ロ 35噴出凝固溶液的噴射速度(V1)與從凝固管30排出細(xì)絲I的排出速度(V2)設(shè)置為相等。就是說(shuō)，將噴射速度(V1)和排出速度(V2)中的每個(gè)都設(shè)置為600mpmo之后，通過(guò)浸潰過(guò)程從所述細(xì)絲中除去殘留的硫酸。然后，通過(guò)干燥和風(fēng)干所述細(xì)絲而獲得1500旦尼爾的芳族聚酰胺纖維。2)實(shí)施例2除了從容納在凝固浴池20中的凝固溶液22的上表面到凝固管30的噴射ロ 35的距離(L)為10mm、從凝固溶液22的上表面到凝固浴池20的底部的距離(L1)為5mm和從凝固浴池20的底部到噴射ロ 35的距離(L2)為5mm之外，通過(guò)與上述實(shí)施例I相同的方法獲得芳族聚酰胺纖維。3)實(shí)施例3除了從容納在凝固浴池20中的凝固溶液22的上表面到凝固管30的噴射ロ 35的距離(L)為35mm、從凝固溶液22的上表面到凝固浴池20的底部的距離(L1)為15mm和從凝固浴池20的底部到噴射ロ 35的距離(L2)為20mm之外，通過(guò)與上述實(shí)施例I相同的方法獲得芳族聚酰胺纖維。4)實(shí)施例4除了從噴射ロ 35噴出凝固溶液的噴射速度(V1)為700mpm和從凝固管30排出細(xì)絲I的排出速度(V2)為600mpm之外，通過(guò)與上述實(shí)施例I相同的方法獲得芳族聚酰胺纖維。5)實(shí)施例5除了從噴射ロ 35噴出凝固溶液的噴射速度(V1)為500mpm和從凝固管30排出細(xì)絲I的排出速度(V2)為600mpm之外，通過(guò)與上述實(shí)施例I相同的方法獲得芳族聚酰胺纖維。6)對(duì)比性實(shí)例I
除了從容納在凝固浴池20中的凝固溶液22的上表面到凝固管30的噴射ロ 35的距離(L)為8mm、從凝固溶液22的上表面到凝固浴池20的底部的距離(L1)為5mm和從凝固浴池20的底部到噴射ロ 35的距離(L2)為3mm之外，通過(guò)與上述實(shí)施例I相同的方法獲得芳族聚酰胺纖維。7)對(duì)比性實(shí)例2除了從容納在凝固浴池20中的凝固溶液22的上表面到凝固管30的噴射ロ 35的距離(L)為40mm、從凝固溶液22的上表面到凝固浴池20的底部的距離(L1)為15mm和從凝固浴池20的底部到噴射ロ 35的距離(L2)為25mm之外，通過(guò)與上述實(shí)施例I相同的方法獲得芳族聚酰胺纖維。8)對(duì)比性實(shí)例3
除了從噴射ロ 35噴出凝固溶液的噴射速度(V1)為400mpm和從凝固管30排出細(xì)絲I的排出速度(V2)為600mpm之外，通過(guò)與上述對(duì)比性實(shí)例2相同的方法獲得芳族聚酰
胺纖維。9)對(duì)比性實(shí)例4除了從噴射ロ 35噴出凝固溶液的噴射速度(V1)為750mpm和從凝固管30排出細(xì)絲I的排出速度(V2)為600mpm之外，通過(guò)與上述對(duì)比性實(shí)例2相同的方法獲得芳族聚酰
胺纖維。10)對(duì)比性實(shí)例5除了容納在凝固浴池20中的凝固溶液22之外，通過(guò)與上述對(duì)比性實(shí)例I相同的方法獲得芳族聚酰胺纖維，其中，凝固溶液22的溫度保持在0°C。11)對(duì)比性實(shí)例6除了容納在凝固浴池20中的凝固溶液22之外，通過(guò)與上述對(duì)比性實(shí)例I相同的方法獲得芳族聚酰胺纖維，其中，凝固溶液22的溫度保持在15°C。12)對(duì)比性實(shí)例7除了容納在凝固浴池20中的凝固溶液22之外，通過(guò)與上述對(duì)比性實(shí)例I相同的方法獲得芳族聚酰胺纖維，其中，凝固溶液22由濃度為3重量％的硫酸溶液制成。13)對(duì)比性實(shí)例8除了容納在凝固浴池20中的凝固溶液22之外，通過(guò)與上述對(duì)比性實(shí)例I相同的方法獲得芳族聚酰胺纖維，其中，凝固溶液22由濃度為20重量％的硫酸溶液制成。上述實(shí)施例和對(duì)比性實(shí)例可以被歸納為下表I。表I
權(quán)利要求
1.ー種對(duì)位芳族聚酰胺纖維，所述對(duì)位芳族聚酰胺纖維形成為酰胺基與芳環(huán)相連接并且所述芳環(huán)通過(guò)所述酰胺基直線連接的結(jié)構(gòu)，其中，表面粗糙度為RMS 0.2iim或更小，抗張強(qiáng)度在22g/d和26g/d之間的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對(duì)位芳族聚酰胺纖維，其中，所述芳族聚酰胺纖維具有2.8%至3. 5%的伸長(zhǎng)率。
3.根據(jù)權(quán)利要求9所述的對(duì)位芳族聚酰胺纖維，其中，所述芳族聚酰胺纖維的從織物中抽出時(shí)的最大阻カ為5N或更小，其中 ，所述織物為編織密度為260g/m2的平紋織物，并且所述平紋織物由1500旦尼爾的所述芳族聚酰胺纖維作為緯線和經(jīng)線制成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種對(duì)位芳族聚酰胺纖維，該對(duì)位芳族聚酰胺纖維能夠?qū)崿F(xiàn)高表面均勻度以及提高的抗張強(qiáng)度和拉伸特性，其形成為酰胺基與芳環(huán)相連接并且所述芳環(huán)通過(guò)所述酰胺基直線連接的結(jié)構(gòu)，其中，表面粗糙度為RMS0.2μm或更小，抗張強(qiáng)度在22g/d和26g/d之間的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)D03D15/00GK102644127SQ201210053840
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者余尚泳, 樸太學(xué), 李在永, 金在永 申請(qǐng)人:可隆工業(yè)株式會(huì)社