法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2013-08-07
授权
授权
2012-03-28
实质审查的生效 IPC(主分类):D01D5/00 申请日:20110727
实质审查的生效
2012-02-01
公开
公开
技术领域
本发明属于芳砜纶纤维制备领域,涉及一种聚芳砜酰胺初生纤维的热拉伸方法。
背景技术
聚芳砜酰胺纤维具有优越的耐热性,良好的电绝缘性,很好的尺寸稳定性与耐化学腐蚀 性,暴露在高温下仍能保持良好的物理性能,它在高温过滤袋,耐温防火服及F.H级电绝缘 纸以及一些其他工业应用领域。然而由于所纺制的聚芳砜酰胺纤维力学性能较差,影响了其 广泛应用。
聚芳砜酰胺初生纤维的拉伸,是对纤维的结构与性能影响最大的工序之一。初生纤维的 拉伸工艺,决定了成品纤维的力学性能。这是因为,初生纤维在拉伸过程使聚芳砜酰胺大分 子发生取向,取向诱导结晶过程,取向和结晶结构的形成会提高成品纤维的力学性能。
目前聚芳砜酰胺纤维的制备方法中,以湿法纺丝为主要途径。纺丝过程中,纺丝溶液出 喷丝孔后进入凝固浴,出凝固浴后需要经过拉伸浴的塑化拉伸、水洗浴的低倍数的拉伸(几 乎没有明显的拉伸)和高温热拉伸。
上述方法的缺陷:塑化浴拉伸,摩擦力大、纤维中溶剂和水含量高,初生纤维承受拉伸 张力的能力小,可拉伸倍数小;水浴拉伸,没有溶剂的增塑作用,可拉伸倍数小;干热拉伸, 纤维玻璃化转变温度高,热拉伸温度高,能耗大,可拉伸倍数小,小分子分解引起纤维黄变。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚芳砜酰胺初生纤维的热拉伸方法,是一种不同于现有技术的 聚芳砜酰胺纤维制备所采用的拉伸技术的方法,本发明的一种聚芳砜酰胺初生纤维的热拉伸 方法,提高了分子的取向度,有利于后道高温热定型过程中的结晶,提高纤维强度。
本发明的一种聚芳砜酰胺初生纤维的热拉伸方法,聚芳砜酰胺纺丝溶液经过挤出凝固成 型后得到的初生纤维,在热空气中进行拉伸;所述的热空气温度80~180℃,拉伸倍数2~16 倍;
所述聚芳砜酰胺初生纤维的组成为10~50wt%聚芳砜酰胺、10~60wt%的溶剂和余量水。
作为优选的技术方案:
如上所述的一种聚芳砜酰胺初生纤维的热拉伸方法,所述的聚芳砜酰胺为由结构式(1) ~(4)中的一种结构单元组成的均聚物或者由结构式(1)~(4)中的任意两种结构单元组成 的无规共聚物;
结构式(1)
结构式(2)
结构式(3)
结构式(4)
所述聚芳砜酰胺的重均分子量为10000~1000000。
如上所述的一种聚芳砜酰胺初生纤维的热拉伸方法,所述任意两种结构单元组成的无规 共聚物的无规共聚聚芳砜酰胺的两种结构单元摩尔比例为1∶9~9∶1。
如上所述的一种聚芳砜酰胺初生纤维的热拉伸方法,所述的拉伸倍数为8~15倍。
如上所述的一种聚芳砜酰胺初生纤维的热拉伸方法,所述的溶剂为1-丁基-3-甲基咪唑氯 盐、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐、1-乙基-3 甲基咪唑甲酸盐或1-乙基-3甲基咪唑亚磷酸甲酯盐;所述溶剂180℃下的蒸汽压小于0.5Pa。
如上所述的一种聚芳砜酰胺初生纤维的热拉伸方法,所述的聚芳砜酰胺纺丝溶液经过挤 出凝固成型采用干喷湿纺的制备方法,即浓度为8~40wt%的纺丝溶液经喷丝孔挤出,经过一 段20~80cm的空气段,然后进入凝固浴中凝固成型。
如上所述的一种聚芳砜酰胺初生纤维的热拉伸方法,所述的纺丝溶液经喷丝孔挤出温度 为70~140℃。
如上所述的一种聚芳砜酰胺初生纤维的热拉伸方法,所述的喷丝孔长径比为1~2,优选 1.5。
如上所述的一种聚芳砜酰胺初生纤维的热拉伸方法,所述的纺丝溶液经喷丝孔挤出速率 为1~80m/min,优选10m/min。
如上所述的一种聚芳砜酰胺初生纤维的热拉伸方法,所述的凝固浴的组成为10~60wt% 的溶剂与余量水,温度-10~40℃。
如上所述的一种聚芳砜酰胺初生纤维的热拉伸方法,所述的聚芳砜酰胺初生纤维的热拉 伸方法所制备得到的聚芳砜酰胺纤维强度大于3.5cN/dtex。
有益效果:
(1)通过热塑拉伸,提高分子的取向度,有利于后道高温热定型过程中的结晶,提 高纤维强度;
(2)选用的溶剂蒸汽压低,热拉伸过程中不需要采用溶剂的回收;
(3)通过热塑拉伸,分子的取向程度提高,可以有效降低后道高温拉伸的拉伸倍数, 避免纤维损伤。
具体实施方式
下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而 不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员 可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范 围。
实施例1
将重均分子量为1000000、由结构式(1)的单元组成的聚芳砜酰胺与溶剂1-丁基-3-甲基 咪唑氯盐混合,得到浓度为8wt%的纺丝溶液。
纺丝溶液经喷丝口挤出,挤出温度105℃,挤出速率为20m/min,喷丝孔长径比为1.8, 经过一段20mm的空气段,然后进入组成为60wt%的溶剂与余量水、温度40℃的凝固浴中凝 固成型,得到组成为10wt%聚芳砜酰胺、60wt%的溶剂1-丁基-3-基咪唑氯盐和余量水的聚芳 砜酰胺初生纤维。
将初生纤维在温度为80℃的热空气下拉伸15倍,最终得到的聚芳砜酰胺纤维强度为3.51 cN/dtex。
实施例2
将重均分子量为10000、由结构式(3)的单元组成的聚芳砜酰胺与溶剂1-丁基-3-甲基咪 唑溴盐混合,得到浓度为40wt%的纺丝溶液。
纺丝溶度经喷丝口挤出,挤出温度70℃,挤出速率为15m/min,喷丝孔长径比为1.5,经 过一段80mm的空气段,然后进入组成为10wt%的溶剂与余量水,温度-10℃的凝固浴中凝固 成型,得到组成为50wt%聚芳砜酰胺、10wt%的溶剂和余量水的聚芳砜酰胺初生纤维。
将初生纤维再温度为180℃的热空气下拉伸8倍,最终得到的聚芳砜酰胺纤维强度为3.55 cN/dtex。
实施例3
将重均分子量为50000、由结构式(1)与结构式(2)的两种单元(摩尔比例为1∶9)组 成的聚芳砜酰胺与溶剂1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐混合,得到浓度为10wt%的纺丝溶液。
纺丝溶液经喷丝口挤出,挤出温度90℃,挤出速率为10m/min,喷丝孔长径比为1.4,经 过一段30mm的空气段,然后进入组成为20wt%的溶剂与余量水,温度0℃的凝固浴中凝固 成型,得到组成为15wt%聚芳砜酰胺、20wt%的溶剂和余量水的聚芳砜酰胺初生纤维。
将初生纤维在温度为90℃的热空气下拉伸10倍,最终得到的聚芳砜酰胺纤维强度为3.63 cN/dtex。
实施例4
将重均分子量为120000、由结构式(3)与结构式(4)的两种单元(摩尔比例为9∶1) 组成的聚芳砜酰胺与溶剂1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐混合,得到浓度为15wt%的纺丝溶液。
纺丝溶液经喷丝口挤出,挤出温度90℃,挤出速率为12m/min,喷丝孔长径比为1.5,经 过一段40mm的空气段,然后进入组成为25wt%的溶剂与余量水,温度5℃的凝固浴中凝固 成型,得到组成为20wt%聚芳砜酰胺、25wt%的溶剂和余量水的聚芳砜酰胺初生纤维。
将初生纤维在温度100℃热空气下拉伸11倍,最终得到的聚芳砜酰胺纤维强度为3.66 cN/dtex。
实施例5
将重均分子量为140000、由结构式(1)与结构式(4)的两种单元(摩尔比例为1∶4) 组成的聚芳砜酰胺与溶剂1-乙基-3甲基咪唑甲酸盐混合,得到浓度为20wt%的纺丝溶液。
纺丝溶液经喷丝口挤出,挤出温度100℃,挤出速率为15m/min,喷丝孔长径比为1.6, 经过一段50mm的空气段,然后进入组成为30wt%的溶剂与余量水,温度10℃的凝固浴中凝 固成型,得到组成为25wt%聚芳砜酰胺、30wt%的溶剂和余量水的聚芳砜酰胺初生纤维。
将初生纤维在温度110℃热空气下拉伸12倍,最终得到的聚芳砜酰胺纤维强度为 3.71cN/dtex。
实施例6
将重均分子量为160000、由结构式(2)与结构式(3)的两种单元(摩尔比例为1∶5) 组成的聚芳砜酰胺与溶剂1-乙基-3甲基咪唑亚磷酸甲酯盐混合,得到浓度为30wt%的纺丝溶 液。
纺丝溶液经喷丝口挤出,挤出温度115℃,挤出速率为10m/min,喷丝孔长径比为1.7, 经过一段60mm的空气段,然后进入组成为40wt%的溶剂与余量水,温度-10℃的凝固浴中凝 固成型,得到组成为32wt%聚芳砜酰胺、40wt%的溶剂和余量水的聚芳砜酰胺初生纤维。
将初生纤维在温度120℃热空气下拉伸13倍,最终得到的聚芳砜酰胺纤维强度为 3.75cN/dtex。
实施例7
将重均分子量为260000、由结构式(2)与结构式(4)的两种单元(摩尔比例为2∶1) 组成的聚芳砜酰胺与溶剂1-丁基-3-甲基咪唑氯盐混合,得到浓度为35wt%的纺丝溶液。
纺丝溶液经喷丝口挤出,挤出温度120℃,挤出速率为12m/min,喷丝孔长径比为1.4, 经过一段70mm的空气段,然后进入组成为50wt%的溶剂与余量水,温度-10℃的凝固浴中凝 固成型,得到组成为38wt%聚芳砜酰胺、50wt%的溶剂和余量水的聚芳砜酰胺初生纤维。
将初生纤维在温度130℃热空气下拉伸14倍,最终得到的聚芳砜酰胺纤维强度为 3.79cN/dtex。
实施例8
将重均分子量为180000、由结构式(1)与结构式(3)的两种单元(摩尔比例为3∶1) 组成的聚芳砜酰胺与溶剂1-丁基-3-甲基咪唑溴盐混合,得到浓度为38wt%的纺丝溶液。
纺丝溶液经喷丝口挤出,挤出温度80℃,挤出速率为8m/min,喷丝孔长径比为1.5,经 过一段75mm的空气段,然后进入组成为55wt%的溶剂与余量水,温度-10℃的凝固浴中凝固 成型,得到组成为40wt%聚芳砜酰胺、55wt%的溶剂和余量水的聚芳砜酰胺初生纤维。
将初生纤维在温度140℃热空气下拉伸15倍,最终得到的聚芳砜酰胺纤维强度为 3.82cN/dtex。
机译: 玻璃填充的聚合物组合物,它由聚(芳族醚砜),聚(芳族醚酮),至少一种聚苯硫醚和玻璃纤维组成
机译: 玻璃填充的聚合物组合物,它由聚(芳族醚砜),聚(芳族醚酮),至少一种聚苯硫醚和玻璃纤维组成
机译: 基于芳族聚酰胺和聚芳砜的混纺纤维,纱线,织物和产品,及其制备方法