CN101983264B - 对位芳族聚酰胺纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种芳族聚酰胺纤维及其制备方法，所述芳族聚酰胺纤维能够实现高表面均匀度以及提高的抗张强度和拉伸特性，其中，所述方法包括：通过使芳族二胺和芳族二酰基卤聚合来制备芳族聚酰胺；通过在溶剂中溶解所述芳族聚酰胺来制备纺丝液；以及通过喷丝头挤出所述纺丝液，并且使所述纺丝液顺序地通过气隙、装满凝固溶液的凝固浴池和与所述凝固浴池的底部相连接的具有喷射口的凝固管，以获得细丝，其中，从容纳在所述凝固浴池中的所述凝固溶液的上表面到所述凝固管的所述喷射口的距离在10至35mm的范围内。

Description

对位芳族聚酰胺纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种对位芳族聚酰胺纤维，更具体地，涉及一种具有高表面均匀度和高强度的对位芳族聚酰胺纤维及其制备方法。
背景技术
芳族聚酰胺纤维可分为对位芳族聚酰胺纤维和间位芳族聚酰胺纤维，其中，对位芳族聚酰胺纤维被制成为苯环通过酰胺基(CONH)直线连接的结构。此时，5mm厚的对位芳族聚酰胺纤维的强度可以提起并保持住一辆两吨重的车。因此，对位芳族聚酰胺纤维被用于航空航天工业和研制防弹材料的工业等各种先进技术领域。
通常被称为芳族聚酰胺纤维的芳香族的聚酰胺纤维的制造过程包括以下步骤：通过在含有N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)的聚合溶剂中使芳族二胺和芳族二酰基氯(aromatic diacid chloride)聚合来制备聚芳酰胺；通过在浓硫酸溶液中溶解所述聚芳酰胺来制备纺丝液；以及通过使用喷丝头和凝固浴池对所述纺丝液进行纺丝来制备细丝。
芳族聚酰胺纤维具有皮芯结构，其中，芳族聚酰胺纤维的表层模量高于芳族聚酰胺纤维的芯部的模量。就是说，如果向芳族聚酰胺纤维施加压力，那么所述压力集中作用于芳族聚酰胺纤维的表层。因此，芳族聚酰胺纤维的表层的物理性质是决定芳族聚酰胺纤维强度的最重要要素。
然而，由于现有的芳族聚酰胺纤维制备方法是在不考虑芳族聚酰胺纤维的表层的情况下实施的，因此不能获得高强度的芳族聚酰胺纤维。
发明内容
技术问题
因此，鉴于上述问题而提出本发明，并且，本发明的目的是提供一种芳族聚酰胺纤维及其制备方法，本发明可以避免现有技术中存在的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种对位芳族聚酰胺纤维及其制备方法，所述对位芳族聚酰胺纤维通过提高芳族聚酰胺纤维表面均匀度而具有高强度。在下文中，芳族聚酰胺纤维指的是对位芳族聚酰胺纤维。
本发明的其它优点、目的和特征将在下面的说明中部分地给出，并且对于本领域普通技术人员来说，部分地通过查阅下文或从实践本发明来了解而变得显而易见。通过在说明书和本文的权利要求以及附图中所具体指出的结构可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
技术方案
在研究高强度的芳族聚酰胺纤维的制备方法期间，发现芳族聚酰胺纤维的表面均匀度对芳族聚酰胺纤维的强度有影响。就是说，芳族聚酰胺纤维的高表面均匀度可以提高芳族聚酰胺纤维的强度。
此外，当研究提高芳族聚酰胺纤维的表面均匀度的方法时，发现可以通过控制纺丝过程提高芳族聚酰胺纤维的表面均匀度。
为了达到这些目的和其它优点并与本发明的目的相一致，如在此具体和概括描述的，一种芳族聚酰胺纤维的制备方法包括以下步骤：通过使芳族二胺和芳族二酰基卤(aromatic diacid halide)聚合来制备聚芳酰胺；通过使芳族二胺和芳族二酰基卤(aromatic diacid halide)聚合来制备聚芳酰胺；通过在溶剂中溶解所述聚芳酰胺来制备纺丝液；以及通过喷丝头挤出所述纺丝液，并且使所述纺丝液顺序地通过气隙、装满凝固溶液的凝固浴池和与凝固浴池的底部相连接的具有喷射口的凝固管，以获得细丝，其中，从容纳在凝固浴池中的凝固溶液的上表面到凝固管的喷射口的距离在10至35mm的范围内。
在本发明的另一方面，提供一种对位芳族聚酰胺纤维，所述对位芳族聚酰胺纤维形成为酰胺基与芳环相连接，并且芳环通过酰胺基直线连接的结构，其中，表面粗糙度为RMS(Root Mean Square，均方根)0.2μm或更小，抗张强度在22g/d和26g/d之间的范围内。
有益效果
根据本发明的芳族聚酰胺纤维及其制备方法具有以下优点。
由于优化的纺丝可以提高芳族聚酰胺纤维的表面均匀度，因此提高抗张强度和伸长性能。
附图说明
图1是图示根据本发明一个实施例的纺丝设备的示意图。
具体实施方式
现在将对本发明的优选实施例进行详细说明，其例子在附图中阐明。在任何可能的地方，在所有的附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。
在下文中，将参照附图描述根据本发明的芳族聚酰胺纤维及其制备方法。
1、制备聚芳酰胺
首先，制备聚合溶剂。
通过向有机溶剂中加入无机盐来制备聚合溶剂。
有机溶剂可以是基于酰胺的有机溶剂、基于尿素的有机溶剂或者是它们的混合物，例如，N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N，N’-二甲基乙酰胺(DMAc)，六甲基磷酰三胺(HMPA)、N，N，N’，N’-四甲基脲(TMU)、N，N’-二甲基甲酰胺(DMF)或它们的混合物。
加入无机盐以提高聚芳酰胺的聚合度。更详细地说，无机盐可以是卤代碱金属盐或卤代碱土金属盐，例如，CaCl2、LiCl、NaCl、KCl、LiBr或KBr。可以只加入一种无机盐，也可以加入两种或更多的混合型无机盐。如果加入较多的无机盐，则聚芳酰胺的聚合度提高。然而，如果加入过多的无机盐，则其中会有未溶解的无机盐。优选地，在整个聚合溶剂中的无机盐为10重量％或更少。
接着，通过在聚合溶剂中溶解芳族二胺来制备混合溶剂。
例如，芳族二胺可以是对苯二胺(para-phenylenediamine)、4，4’-二氨基联苯(4，4’-diaminobiphenyl)、2，6-二氨基萘(2，6-naphthalenediamine)、1，5-二氨基萘(1，5-naphthalenediamine)或4，4’-二氨基苯甲酰苯胺(4，4’-diaminobenzanilide)。但是，本发明不限于此。
接着，将预定量的芳香族二酰基卤加入混合溶液中，同时搅拌混合溶液，由此进行初步聚合。
当伴随着加热时，芳族二胺和芳族二酰基卤的聚合快速地进行。在这种情况下，高聚合速度会导致最终获得的聚合物中存在很大的聚合差异的问题。更详细的说，由于在整个混合溶液中聚合反应不是同时进行的，因此，早期聚合的聚合物通过快速的聚合反应而具有长分子链，而后期聚合的聚合物与那些早期聚合的聚合物相比具有较短的分子链。此外，更快的聚合速度导致最终获得的聚合物中聚合度差异更大。如果最终获得的聚合物中存在更大的聚合度差异，则性能偏差变大，从而难以获得所需的性能。
因此，在制备具有预定长度分子链的聚合物相关的初步聚合过程之后进行聚合过程，由此最小化最终获得的聚合物中的聚合度差异。
例如，芳族二酰基卤可以是对苯二甲酰氯(terephthaloyl dichloride)、4，4’-苯甲酰二氯(4，4’-benzoyl dichloride)、2，6-萘二甲酰氯(2，6-naphthalenedicarboxyl acid dichloride)或1，5-萘二甲酰氯(1，5-naphthalenedicarboxyl acid dichloride)。但是，本发明不限于此。
在完成初步聚合过程之后，将残留的芳香族二酰基卤加入混合溶液中，同时在0和30℃之间的温度下搅拌以进行聚合过程。
由于芳香族二酰基卤与芳族二胺以1∶1的摩尔比进行反应，因此以相同的摩尔比加入芳族二胺和芳族二酰基卤。
优选地，调节芳族二胺和芳族二酰基卤的量，使得当聚合过程完成时在整个聚合溶液中最终获得的聚合物的浓度约为5％重量至20重量％。如果最终获得的聚合物的浓度小于5重量％，则聚合速度降低且聚合反应必须持续相对长的时间，由此降低经济效率。如果最终获得的聚合物的浓度大于20重量％，则因不良的聚合反应而难以获得5.5以上的聚合物特性粘度。
通过聚合过程最终获得的聚芳酰胺的详细例子可以是聚对苯二甲酰对苯二胺(poly(paraphenylene terephtalamide：PPD-T))、聚(4，4’-N-苯甲酰苯胺对苯二甲酰胺)(poly(4，4’-benzanilide terephtalamide))、聚(对亚苯基-4，4’-亚联苯基-二羧酰胺)(poly(paraphenylene-4，4’-biphenylene-dicarboxyl acid amide))、或聚(对亚苯基-2，6-萘二甲羧酰胺)(poly(paraphenylene-2，6-naphthalenedicarboxyl acid amide))。
接着，向包含聚芳酰胺的聚合溶液中加入碱性化合物，以便中和在聚合反应期间产生的酸。
在聚合反应期间产生的酸，例如盐酸，会腐蚀聚合设备。因此，在聚合反应期间或之后，向聚合溶液中加入无机或有机碱性化合物，从而中和由聚合反应产生的酸。
由于通过聚合反应获得的聚芳酰胺以碎屑形状存在，因此包含聚芳酰胺的聚合溶液的流动性差。为了提高流动性，优选地，通过向聚合溶液中加入水而将包含聚芳酰胺的聚合溶液制成为悬浮液，然后用悬浮液型聚合溶液进行之后的过程。为此，将水和碱性化合物加入聚合溶液，以进行中和过程。
无机碱性化合物可以选自碱金属碳酸盐或碱土金属碳酸盐、碱土金属氢化物、碱土金属氢氧化物或者碱土金属氧化物的组，例如，NaOH、Li2CO3、CaCO3、LiH、CaH2、LiOH、Ca(OH)2、Li2O或CaO。
接着，粉碎(crush)已通过中和过程除去了酸的聚芳酰胺。
如果聚合物的颗粒尺寸过大，则会花费长时间来进行将要描述的提取过程，并且降低聚合溶剂的提取效率。在这方面，进行粉碎过程，从而在提取过程之前减小聚合物的颗粒大小。
接着，从聚芳酰胺中提取和除去聚合溶剂。
由于用于聚合过程的聚合溶剂包含在通过聚合获得的聚芳酰胺中，因此需要从聚芳酰胺中提取聚合溶剂，并且提取出的聚合溶剂需要重新用于聚合过程。
使用水的提取过程是最经济且有效的。可以通过顺序地执行下述步骤来进行提取过程：在带有排放口的槽(tub)中安装过滤器；在将聚合物放置在过滤器之上的同时倒水；以及通过排放口排出包含在聚合物中的聚合溶剂和水。
在提取过程之后，进行脱水过程，以除去残留的水。然后，通过干燥过程完成聚芳酰胺的制备。其后，可以进行分类过程，从而根据用于纺丝过程的尺寸对聚芳酰胺进行分类。
2、制备对位芳族聚酰胺纤维
通过将用前述方法制备的聚芳酰胺溶解在溶剂中来制备纺丝液。
溶剂可以使用浓度为97％至100％的浓硫酸。除了浓硫酸，也可以使用氯化硫酰(chloro-sulfuric acid)或氟化硫酰(fluoro-sulfuric acid)。
优选地，纺丝液中聚合物的浓度约为10重量％至25％重量，以便获得优良的纤维特性。
如果聚酰胺聚合物的浓度增加更多，那么纺丝液的粘度也增加。但是，如果聚合物的浓度大于浓度临界点，则纺丝液的粘度会突然降低。此时，在不形成固相的情况下，纺丝液从光学各向同性状态改变为光学各向异性状态。光学各向异性的纺丝液的结构和功能性质可以产生具有高强度的芳族聚酰胺纤维而无需额外的拉制过程。优选地，纺丝液中聚酰胺聚合物的浓度高于浓度临界点。然而，如果聚酰胺聚合物的浓度过高，则会导致纺丝液中粘度低的问题。
如图1所示，在通过喷丝头10挤出纺丝液之后，纺丝液顺序地通过气隙17、凝固浴池20和凝固管30，由此制备出细丝1。
喷丝头10设置有多个毛细管15，其中，每个毛细管15都具有0.1mm或更小的直径。如果喷丝头10的每个毛细管15的直径都大于0.1mm，则细丝1的强度因所制备的细丝的分子取向差而下降。
气隙17可以使用空气层或惰性气体层。为了强化所制备的细丝的特性，优选地，气隙的长度为2至20mm。
凝固浴池20位于喷丝头10的下面，其中，凝固浴池20中充满凝固溶液22。在凝固浴池20的下面有凝固管30。凝固管30与凝固浴池20的底部相连接。
因此，当纺丝液在从喷丝头10的毛细管15挤出之后落下时，纺丝液通过顺序地通过气隙17和凝固溶液22而凝固，由此制备细丝1。细丝1通过凝固管30被排出。由于凝固溶液体22和细丝1通过凝固管30被排出，因此，需要根据所排出的量连续地向凝固浴池20供应凝固溶液。
此外，在凝固管30中有喷射口35，以便将凝固溶液从喷射口35喷出到穿过凝固管30的细丝上。喷射口35可以包括多个喷射口，或者可以沿着凝固管30的边缘形成为环形。优选地，以从喷射口喷出的凝固溶液的角度关于所述细丝完全对称的方式布置多个喷射口35。优选地，从喷射口喷出的凝固溶液的喷射角度与所述细丝的纵向所成的角度约为0°至85°。尤其对于工业生产过程来说，喷射角度约为20°至40°。
优选地，从容纳在凝固浴池20中的凝固溶液22的上表面到凝固管30的喷射口35(更具体地，到喷射口35的上端)的距离(L)在10至35mm之间的范围内。如果距离(L)小于10mm，则凝固溶液被喷向未充分凝固的细丝，因此会损坏细丝的晶体取向。同时，如果距离(L)大于35mm，则凝固溶液被喷向完全凝固的细丝，因此会损坏细丝的表面。因此，必须在细丝被适度地凝固的状态下进行从喷射口35喷射凝固溶液的过程。在这方面，距离(L)在10至35mm的范围内。
优选地，从容纳在凝固浴池20中的凝固溶液22的上表面到凝固浴池20的底部的距离(L1)在5至15mm之间的范围内。如果距离(L1)小于5mm，则因空气涡流而难以控制纺丝过程。同时，如果距离(L1)大于15mm，则细丝会在凝固浴池20中被过度凝固，由此导致难以设置喷射口35的位置。就是说，如果细丝在凝固浴池20中被过度凝固，则喷射口35必须被放置在与凝固管30上端毗邻之处，以便在细丝完全凝固之前喷射凝固溶液。然而，如果喷射口35的位置过于靠近凝固管30的上端，则会导致凝固溶液在细丝不够集中的情况下被喷射的问题。
优选地，从凝固浴池20的底部到喷射口35(更具体地，到喷射口35的上端)的距离(L2)在5至20mm之间的范围内。如果距离(L2)小于5mm，则凝固溶液会在细丝不够集中的情况下被喷射，因此难以使细丝均匀地凝固。同时，如果距离(L2)大于20mm，则会导致对容纳在凝固浴池20中的凝固溶液的抽吸不良。就是说，当从喷射口35喷出凝固溶液时，在凝固浴池20和凝固管30之间产生压强差，因此，容纳在凝固浴池20中的凝固溶液22被快速地抽吸到凝固管30。在这种情况下，如果喷射口35的位置距离凝固浴池20的底部远，则会降低凝固溶液22的抽吸效率。
可以将多个喷射口35布置在不同的高度，以便使来自不同位置的凝固溶液通过多个喷射口35喷射到凝固管30的内部。因此，施加到细丝上的阻力被分散，从而使得细丝的表面变得均匀并改善取向，由此防止细丝的强度降低。此外，由于能够防止硫酸从细丝上快速排出，因此可以提高细丝的表面均匀度。
优选地，从喷射口35喷出凝固溶液的喷射速度(V1)与从凝固管30排出细丝1的排出速度(V2)的比率可以在0.8∶1至1.2∶1的范围内。如果从喷射口35喷出凝固溶液的喷射速度(V1)与从凝固管30排出细丝1的排出速度(V2)的差异变大，则会损坏细丝1的表面。尤其是，如果比率V1∶V2在此范围之外，则会损坏细丝1的表面。考虑到细丝1的排出速度，优选地，从喷射口35喷出凝固溶液的喷射速度在150至800mpm之间。
凝固溶液22可以是硫酸溶液，更优选地，可以是通过向水、乙二醇、丙三醇、乙醇或它们的混合物中加入硫酸而制备的溶液。对于纺丝液通过凝固溶液22的过程来说，通过从纺丝液中除去硫酸来制备细丝。此时，如果从细丝的表面快速地除去硫酸，则细丝的表面在硫酸从细丝中出来之前凝固，由此降低细丝的均匀度。为了克服此问题，凝固溶液22含有硫酸。
优选地，凝固溶液22中的硫酸的浓度约为5％重量至15％重量。如果硫酸的浓度小于5重量％，则硫酸会被快速地从细丝上除去。同时，如果硫酸的浓度大于15重量％，则难以使硫酸从细丝中出来。
优选地，凝固溶液22的温度在1℃和10℃之间的范围内。如果凝固溶液22的温度低于1℃，则难以使硫酸从细丝中出来。同时，如果凝固溶液22的温度高于10℃，则硫酸会从快速地细丝中出来。
然后，从所获得的细丝中除去残留的硫酸。
硫酸残留在通过纺丝过程制备的细丝中。可以通过使用水或水和碱性溶液的混合物的浸渍过程(wet process)来除去残留在细丝中的硫酸。
浸渍过程可以包括以下步骤，例如，第一步，将含有硫酸的细丝浸渍在0.3％至1.3％的苛性碱溶液中；以及第二步，将细丝浸渍在0.01％至0.1％的苛性碱溶液中。
然后，进行干燥过程，以调节包含在细丝中的水量。
通过控制细丝和烘燥滚筒(drying roll)之间的接触时间或者滚筒干燥机的温度可以调节包含在细丝中的水量。
在上述纺丝、浸渍、中和以及干燥过程中，张力施加在所述细丝上，其中，施加到所述细丝上的用于干燥过程的张力的优选值是基于整个处理条件来确定的。然而，优选地，在0.1至3.0gpd的张力下干燥所述细丝。如果用于干燥过程的张力小于0.1gpd，则细丝的强度因分子取向减少而降低。同时，如果用于干燥过程的张力大于3.0gpd，则细丝会破裂。此时，可以通过调节移动细丝的滚筒的表面速度来控制施加在细丝上的张力的程度。
通过预定装置加热滚筒干燥机。此时，优选地，滚筒干燥机至少部分地覆盖有防散热装置，以防止热量损失。
根据本发明上述过程制备的对位芳族聚酰胺纤维形成为酰胺基与芳环相连接的结构，芳环通过酰胺基直线连接，并且表面粗糙度为RMS 0.2μm或更小。
表面粗糙度小意味着表面均匀度好。根据本发明的具有极好表面均匀度的芳族聚酰胺纤维可以获得22g/d至26g/d的高抗张强度。
此外，根据本发明的芳族聚酰胺纤维具有2.8％至3.5％的伸长率。如果纤维的表面不均匀，则纤维易于因伸长而断裂。由于本发明的芳族聚酰胺纤维具有极好的表面均匀度，因此不易因伸长而断裂，从而获得大伸长范围。
此外，本发明的芳族聚酰胺纤维从织物中抽出时的最大阻力为5N或更小，其中，所述纤维为编织密度为260g/m2的平纹织物，并且所述平纹织物由1500旦尼尔的芳族聚酰胺纤维作为纬线和经线制成。
这里，从织物中抽出时的最大阻力是指当从编织纤维而获得的织物中抽出一股所述纤维时的最大阻力。如果所述纤维具有均匀的表面，则容易从织物中抽出所述纤维，因此阻力变小。就是说，抽出时的小阻力意味着纤维具有极好的表面均匀度。
3、实施例和对比性实例
1)实施例1
在通过向N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中加入CaCl2来制备聚合溶剂之后，在所制备的聚合溶剂中溶解对苯二胺，以由此制备混合溶液。
在搅拌混合溶液的同时，向混合溶液中加入对苯二甲酰氯，其中，对苯二甲酰氯的摩尔比等于对苯二胺的摩尔比，由此制备聚对苯二甲酰对苯二胺。这里，首先向混合溶液中加入预定量的对苯二甲酰氯，以进行初步聚合，然后将剩余的对苯二甲酰氯加入混合溶液中。之后，向含有聚对苯二甲酰对苯二胺的聚合溶液中加入水和NaOH，从而中和酸。在粉碎聚对苯二甲酰对苯二胺之后，通过使用水从聚对苯二甲酰对苯二胺中提取聚合溶剂，然后对聚合溶剂进行脱水和干燥过程，由此获得最终的聚芳酰胺。
将最终的聚芳酰胺溶解在99％的浓硫酸中，由此制备纺丝液。此时，纺丝液中聚芳酰胺的浓度约为20重量％。之后，通过利用图1所示的纺丝设备对纺丝液进行纺丝。就是说，在通过喷丝头10挤出纺丝液之后，通过使纺丝液顺序地通过直径为7mm的气隙17、装有由5℃温度下具有10重量％浓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来凝固纺丝液，由此制备细丝。
此时，从容纳在凝固浴池20中的凝固溶液22的上表面到凝固管30的喷射口35的距离(L)为20mm；从凝固溶液22的上表面到凝固浴池20的底部的距离(L1)为10mm；以及从凝固浴池20的底部到喷射口35的距离(L2)为10mm。
此外，将从喷射口35喷出凝固溶液的喷射速度(V1)与从凝固管30排出细丝1的排出速度(V2)设置为相等。就是说，将喷射速度(V1)和排出速度(V2)中的每个都设置为600mpm。
之后，通过浸渍过程从所述细丝中除去残留的硫酸。然后，通过干燥和风干所述细丝而获得1500旦尼尔的芳族聚酰胺纤维。
2)实施例2
除了从容纳在凝固浴池20中的凝固溶液22的上表面到凝固管30的喷射口35的距离(L)为10mm、从凝固溶液22的上表面到凝固浴池20的底部的距离(L1)为5mm和从凝固浴池20的底部到喷射口35的距离(L2)为5mm之外，通过与上述实施例1相同的方法获得芳族聚酰胺纤维。
3)实施例3
除了从容纳在凝固浴池20中的凝固溶液22的上表面到凝固管30的喷射口35的距离(L)为35mm、从凝固溶液22的上表面到凝固浴池20的底部的距离(L1)为15mm和从凝固浴池20的底部到喷射口35的距离(L2)为20mm之外，通过与上述实施例1相同的方法获得芳族聚酰胺纤维。
4)实施例4
除了从喷射口35喷出凝固溶液的喷射速度(V1)为700mpm和从凝固管30排出细丝1的排出速度(V2)为600mpm之外，通过与上述实施例1相同的方法获得芳族聚酰胺纤维。
5)实施例5
除了从喷射口35喷出凝固溶液的喷射速度(V1)为500mpm和从凝固管30排出细丝1的排出速度(V2)为600mpm之外，通过与上述实施例1相同的方法获得芳族聚酰胺纤维。
6)对比性实例1
除了从容纳在凝固浴池20中的凝固溶液22的上表面到凝固管30的喷射口35的距离(L)为8mm、从凝固溶液22的上表面到凝固浴池20的底部的距离(L1)为5mm和从凝固浴池20的底部到喷射口35的距离(L2)为3mm之外，通过与上述实施例1相同的方法获得芳族聚酰胺纤维。
7)对比性实例2
除了从容纳在凝固浴池20中的凝固溶液22的上表面到凝固管30的喷射口35的距离(L)为40mm、从凝固溶液22的上表面到凝固浴池20的底部的距离(L1)为15mm和从凝固浴池20的底部到喷射口35的距离(L2)为25mm之外，通过与上述实施例1相同的方法获得芳族聚酰胺纤维。
8)对比性实例3
除了从喷射口35喷出凝固溶液的喷射速度(V1)为400mpm和从凝固管30排出细丝1的排出速度(V2)为600mpm之外，通过与上述对比性实例2相同的方法获得芳族聚酰胺纤维。
9)对比性实例4
除了从喷射口35喷出凝固溶液的喷射速度(V1)为750mpm和从凝固管30排出细丝1的排出速度(V2)为600mpm之外，通过与上述对比性实例2相同的方法获得芳族聚酰胺纤维。
10)对比性实例5
除了容纳在凝固浴池20中的凝固溶液22之外，通过与上述对比性实例1相同的方法获得芳族聚酰胺纤维，其中，凝固溶液22的温度保持在0℃。
11)对比性实例6
除了容纳在凝固浴池20中的凝固溶液22之外，通过与上述对比性实例1相同的方法获得芳族聚酰胺纤维，其中，凝固溶液22的温度保持在15℃。
12)对比性实例7
除了容纳在凝固浴池20中的凝固溶液22之外，通过与上述对比性实例1相同的方法获得芳族聚酰胺纤维，其中，凝固溶液22由浓度为3重量％的硫酸溶液制成。
13)对比性实例8
除了容纳在凝固浴池20中的凝固溶液22之外，通过与上述对比性实例1相同的方法获得芳族聚酰胺纤维，其中，凝固溶液22由浓度为20重量％的硫酸溶液制成。
上述实施例和对比性实例可以被归纳为下表1。
表1
Figure BPA00001233736900121
在表1中，“L”表示从容纳在凝固浴池20中的凝固溶液22的上表面到喷射口35的距离；“L1”表示从容纳在凝固浴池20中的凝固溶液22的上表面到凝固浴池20的底部的距离；“L2”表示从凝固浴池20的底部到喷射口35的距离；“V1”表示从喷射口35喷出凝固溶液的喷射速度；“V2”表示从凝固管30排出细丝1的排出速度。
4、实验性实例
1)测量芳族聚酰胺纤维的表面粗糙度
通过切割各个实施例和对比性实例制备出样品，其中每个芳族聚酰胺纤维的长度为25cm。然后，通过相当于表面粗糙度测量设备的AFM(原子力显微镜)测量每个样品的表面粗糙度。
更详细地，在将每个样品牢固地安装在基板的V形槽中后，通过英国的Digital Instruments公司制造的Nanoscope III a Multimode来测量每个样品的表面粗糙度。结果在下表2中示出。
2)测量芳族聚酰胺纤维的抗张强度
通过切割各个实施例和对比性实例制备出样品，其中每个芳族聚酰胺纤维的长度为25cm。然后，通过ASTM D-885实验方法测量每个样品的抗张强度。
更详细地，利用英斯特朗试验机(英斯特朗工程公司，Canton，Mass)测量当各个样品在300mm/分钟的拉伸速度下断裂时的力(g)。然后，用所测量的力除以样品的旦尼尔，由此测量抗张强度(g/d)。结果在下表2中示出。
3)测量芳族聚酰胺纤维的伸长率
通过切割各个实施例和对比性实例制备出样品，其中每个芳族聚酰胺纤维的长度为25cm。然后，测量每个样品的伸长率。
更详细地，利用英斯特朗试验机(英斯特朗工程公司，Canton，Mass)测量当各个样品在300mm/分钟的拉伸速度下断裂时被伸长的长度，然后计算出伸长率(％)。结果在下表2中示出。
4)测量从织物中抽取芳族聚酰胺纤维时的最大阻力
通过平纹地编织80mm×80mm尺寸的织物来制备样品，其中，所述织物由使用根据各个实施例和对比性实例的芳族聚酰胺纤维的经线和纬线制成。此时，织物被制成为具有260g/m2的编织密度。然后，当从所述织物中抽取一股芳族聚酰胺纤维时，测量每个样品的抽取芳族聚酰胺纤维时的最大阻力。
更详细地，当以300mm/分钟的抗张速度从每个样品中抽取一股芳族聚酰胺纤维时，通过利用电子拉力机(英斯特朗工程公司，Canton，Mass)测量最大力(N)。结果在下表2中示出。
表2
Figure BPA00001233736900141
对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下可以对本发明进行各种改进和变型。因此，本发明意在涵盖本发明的改进和变型，只要这些改进和变型落在所附的权利要求及其等同物的范围内。

Claims (11)

1.一种对位芳族聚酰胺纤维的制备方法，包括：
通过使芳族二胺和芳族二酰基卤聚合来制备芳族聚酰胺；
通过在溶剂中溶解所述芳族聚酰胺来制备纺丝液；以及
通过喷丝头挤出所述纺丝液，并且使所述纺丝液顺序地通过气隙、装满凝固溶液的凝固浴池和与所述凝固浴池的底部相连接的具有喷射口的凝固管，以获得细丝，
其中，从容纳在所述凝固浴池中的所述凝固溶液的上表面到所述凝固管的所述喷射口的距离在10至35mm的范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述凝固浴池的底部到所述喷射口的距离在5至20mm的范围内。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，从容纳在所述凝固浴池中的所述凝固溶液的上表面到所述凝固浴池的底部的距离在5至15mm的范围内。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，将多个喷射口布置在不同的高度，以便使来自不同位置的凝固溶液通过所述多个喷射口喷射到所述凝固管的内部。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述喷射口喷出所述凝固溶液的喷射速度与从所述凝固管排出所述细丝的排出速度的比率在0.8∶1至1.2∶1的范围内。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，从所述喷射口喷出所述凝固溶液的所述喷射速度在150至800mpm的范围内。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，容纳在所述凝固浴池中的所述凝固溶液是硫酸溶液，并且所述硫酸溶液的浓度在5重量％至15重量％的范围内。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，容纳在所述凝固浴池中的所述凝固溶液是硫酸溶液，并且所述硫酸溶液的温度保持在1℃和10℃之间。
9.一种根据权利要求1所述方法制备的对位芳族聚酰胺纤维，所述对位芳族聚酰胺纤维形成为酰胺基与芳环相连接并且所述芳环通过所述酰胺基直线连接的结构，其中，表面粗糙度为RMS0.2μm或更小，抗张强度在22g/d和26g/d之间的范围内。
10.根据权利要求9所述的对位芳族聚酰胺纤维，其中，所述芳族聚酰胺纤维具有2.8％至3.5％的伸长率。
11.根据权利要求9所述的对位芳族聚酰胺纤维，其中，所述芳族聚酰胺纤维的从织物中抽出时的最大阻力为5N或更小，其中，所述织物为编织密度为260g/m2的平纹织物，并且所述平纹织物由1500旦尼尔的所述芳族聚酰胺纤维作为纬线和经线制成。
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