CN103160953B - 一种热致性液晶聚芳酯纳原纤的短流程制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热致性液晶聚芳酯纳原纤的短流程制备方法，特别是涉及到一种用碱溶性聚酯与热致性液晶聚芳酯通过熔融共混获得热致性液晶聚芳酯纳原纤的制备方法，本发明以碱溶性聚酯为溶离组分，将热致性液晶聚芳酯与水溶性聚酯复合并纺丝，使热致性液晶聚芳酯在高长径比的喷丝孔内沿熔体流动方向充分取向并形成纳原纤，通过热碱液将碱溶性聚酯溶解除去，再经分离、烘干后，得到综合性能优异的热致性液晶聚芳酯纳原纤。本发明能够制备出具有高长径比、高强度、高模量、耐高温、耐辐射等优异性能的热致性液晶聚芳酯纳原纤，同时制备工艺简单、流程短，不需进行耗时的卷绕和后牵伸加工过程，既环保又易实现连续化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种热致性液晶聚芳酯纳原纤的短流程制备方法，特别是涉及到一种用碱溶性聚酯作为溶离组分获得热致性液晶聚芳酯纳原纤的制备方法。
背景技术
热致性液晶聚芳酯(TLCP)纤维是一种高性能纤维，具有高强高模、优异的耐热性、耐化学腐蚀性、极小的线膨胀系数、耐老化等优异的性能，可满足现在高科技对高强度、高模量、耐高温、耐辐射等综合性能的需求。尤其是在航空航天、装甲防护、舰艇绳缆等国防领域和高温过滤材料、电子绝缘材料等军民两用领域上的应用是非常广泛的。
由于液晶高分子原料价格昂贵，成型加工工艺难以控制，液晶聚合物工程塑料制品的各向异性和冲击强度低等，人们更多地把液晶聚合物作为其它聚合物改性剂，或与其它聚合物制成合金，以扩大液晶聚合物的应用范围。但对制备热致性液晶聚芳酯纳原纤的研究尚属空白。目前，国内通常采用双组份复合纺丝法制备海岛、超细纤维。该制备方法通常采用将两组分分别进行预结晶干燥、挤压熔融后送入复合纺丝箱体，经保温的纺丝计量泵精确计量挤出，分配到各个复合纺丝组件中，两个组分按喷丝组件设定的形状复合成形，再经牵伸、卷绕及后续处理得到超细纤维。该制备方法纺丝工艺复杂、流程长、且对设备有特殊的要求。中国专利公开号CN102071493A，公开日2011年5月25日，发明名称“一种热致性液晶聚芳酯纤维的制备方法”，该申请案提供了一种掺有低分子量热致液晶聚芳酯的高粘度热致性液晶聚芳酯纺丝方法，目的是有效改善体系的流变形为，使加工温度范围增宽，有效解决热致性液晶聚芳酯切片进行纺丝时遇到的加工窗口温度窄，对纤维纺丝加工设备精度要求高的难题。在该申请案中，主要解决的是高分子量热致液晶聚芳酯纺丝成型工艺较难的问题。中国专利公开号CN1189517A，公开日1998年8月5日，发明名称为“一种含玻璃纤维和热致性液晶聚合物微纤的混杂复合材料”，该申请案采用热致液晶聚合物(TLCP)微纤和玻璃微纤混杂增强聚碳酸酯复合材料，目的是克服玻璃纤维增强的PC体系熔融流动性差、对设备的磨损、玻璃纤维大量折断，以及TLCP增强PC体系拉伸性能差的缺点。在该申请案中，热致液晶聚合物(TLCP)微纤只是作为一种增强材料，以改善玻璃纤维增强的PC体系所存在的问题，并未涉及热致液晶聚合物(TLCP)微纤及纳纤的制备方法。中国专利公开号CN101608351A，公开日2009年12月23日，发明名称为“一种熔融共混海岛纤维及其生产方法”，该申请案采用PTT为岛成分，PE为海成分，将PTT切片和PE分别进行干燥后，经不同的输送管道，进入混合管道混合均匀，然后通过喷丝板进行喷丝，最后经牵伸、卷曲、切断后制得成品。中国专利公开号CN101429689A，公开日2009年5月13日，发明名称为“一种超细纤维及其生产方法”，该申请案是以再生聚酯切片及水溶性聚酯切片为原料，采用双组份复合纺丝法，再经后续的加弹加工得到可实用的超细纤维。在上述两个该申请案中，海岛纤维与超细纤维的制备在纺丝工艺过程中均须牵伸、卷绕，与常规的纺丝工艺流程相同。可见在现有技术中，目前还未见关于热致性液晶聚芳酯纳原纤短流程制备方法的相关报道。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种热致性液晶聚芳酯纳原纤的短流程制备方法。采用碱溶性聚酯作为溶离组分，将碱溶性聚酯与热致性液晶聚芳酯进行复合并纺丝，使热致性液晶聚芳酯在高长径比的喷丝孔内沿熔体流动方向取向并形成纳原纤，再经后续处理得到高长径比的热致性液晶聚芳酯纳原纤，其技术方案为：
一种热致性液晶聚芳酯纳原纤的短流程制备方法，所述制备方法采用碱溶性聚酯作为溶离组分，将热致性液晶聚芳酯与碱溶性聚酯先通过双螺杆挤出机进行复合，再通过纺丝机进行熔融纺丝，使热致性液晶聚芳酯在高长径比的喷丝孔内沿熔体流动方向充分取向并形成了纳原纤，再经过后续处理得到高长径比的热致性液晶聚芳酯纳原纤，其制备方法按以下步骤进行：
①原料预结晶干燥
将碱溶性聚酯和热致性液晶聚芳酯置于真空烘箱内干燥，使其含水率低于30ppm。
②复合物的制备
将干燥后的碱溶性聚酯和热致性液晶聚芳酯分别按质量百分比在双螺杆挤出机中共混挤出。
其中，
碱溶性聚酯85～95份
热致性液晶聚芳酯5～15份
双螺杆的加热温度分别为：进料区220～250℃，熔融区260～310℃，压缩区250～300℃，出料口温度260～310℃；
再将经双螺杆挤出机制备的复合物在100～130℃真空干燥，恒温24～48h。
③熔融纺丝
将由步骤②制备的复合物置于纺丝机中进行熔融纺丝，获得含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维。
熔融纺丝的螺杆加热温度分别为：进料区230～250℃，熔融区270～320℃，压缩区270～320℃，纺丝机箱体的温度与压缩区温度一致。
④后续处理
将由步骤③获得的含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维用NaOH溶液溶解掉碱溶性聚酯，再经分离、烘干后，获得高长径比的热致性液晶聚芳酯纳原纤。
所述的分离为抽滤洗涤或离心分离、透析中其中的一种。
所述的热致性液晶聚芳酯为主链型芳香共聚酯，熔融范围为250℃～300℃。
所述的碱溶性聚酯的熔融范围为250℃～300℃。
由于采用了以上技术方案，一种热致性液晶聚芳酯纳原纤的短流程制备方法及所制备的热致性液晶聚芳酯纳原纤具有以下优点：
1本发明采用碱溶性聚酯作为溶离组分，将热致性液晶聚芳酯与碱溶性聚酯通过双螺杆挤出机复合，再经熔融纺丝，由于热致性液晶聚芳酯已在高长径比的喷丝孔内沿熔体流动方向充分取向并形成了纳原纤，所以通过该制备方法在纺丝过程中无需进行耗时的卷绕和后牵伸等工艺即可获得热致性液晶聚芳酯纳原纤，从而缩短了制备工艺流程，因此由本发明获得热致性液晶聚芳酯纳原纤的制备方法流程短、简便易操作，同时也减小了能耗和生产成本。
2由于碱溶性聚酯与热致性液晶聚芳酯的熔点接近、相容性好、对纺丝条件和仪器设备无苛刻要求等特点，所以可采用与一般聚合物相同的加工设备，还可减少对仪器设备的磨损，既环保又易实现连续化生产；
3通过本发明获得的热致性液晶聚芳酯纳原纤，由于具有高长径比、高强高模、耐高温、耐辐射、比表面积大、易于同基体接触等特点，从而可润滑聚合物熔体，降低粘度，便于加工成型，有利于大型和复杂模具充模；还可降低加工温度，与低熔点的聚合物基体制备纳米复合材料等。
本发明充分利用碱溶性聚酯的水溶性特点，将碱溶性聚酯与热致性液晶聚芳酯进行复合并纺丝，使TLCP在高长径比的喷丝孔内沿熔体流动方向充分取向并形成纳原纤，再将碱溶性聚酯溶解除去后，获得具有高长径比、高强度、高模量、耐高温、耐辐射等优异性能的热致性液晶聚芳酯纳原纤，该制备工艺简单、流程短。此外，对获得的热致性液晶聚芳酯纳原纤还可进行表面改性，提高它与其它聚合物基体的界面相容性，可有效拓展热致性液晶聚合物的应用领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细描述。
一种热致性液晶聚芳酯纳原纤的短流程制备方法，所述制备方法采用碱溶性聚酯作为溶离组分，将热致性液晶聚芳酯与碱溶性聚酯先通过双螺杆挤出机进行复合，再通过纺丝机进行熔融纺丝，使热致性液晶聚芳酯在高长径比的喷丝孔内沿熔体流动方向充分取向并形成了纳原纤，再经过后续处理得到高长径比的热致性液晶聚芳酯纳原纤，其制备方法按以下步骤进行：
①原料预结晶干燥
将碱溶性聚酯和热致性液晶聚芳酯置于真空烘箱内干燥，真空干燥温度初始温度为80～100℃，1～2h之后升温至120～140℃，恒温10～12h后，再升温至150～170℃，恒温24～48h，使其含水率低于30ppm。
②复合物的制备
将干燥后的碱溶性聚酯和热致性液晶聚芳酯分别按质量百分比在双螺杆挤出机中共混挤出。
其中，
碱溶性聚酯85～95份
热致性液晶聚芳酯5～15份
双螺杆的加热温度分别为：进料区220～250℃，熔融区260～310℃，压缩区250～300℃，出料口温度260～310℃。
再将经双螺杆挤出机制备的复合物在100～130℃真空干燥，恒温24～48h。
③熔融纺丝
将由步骤②制备的复合物置于纺丝机中进行熔融纺丝，获得含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维。
熔融纺丝的螺杆加热温度分别为：进料区230～250℃，熔融区270～320℃，压缩区270～320℃，纺丝机箱体的温度与压缩区温度一致。
④后续处理
将由步骤③获得的含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维用NaOH溶液溶解掉碱溶性聚酯，再经分离、烘干后，获得高长径比的热致性液晶聚芳酯纳原纤。
NaOH溶液的温度为85～95℃，质量分数为1％～5％。
所述的分离为抽滤洗涤或离心分离后透析中其中的一种。
所述的热致性液晶聚芳酯为主链型芳香共聚酯，熔融范围为250℃～300℃。主链型芳香共聚酯可以是对羟基苯甲酸/6-羟基-2-萘甲酸的全芳香无规共聚酯或6-羟基-2-萘甲酸/对苯二甲酸/对氨基苯酚的全芳香无规共聚酯或对羟基苯甲酸/对苯二甲酸乙二酯的无规共聚酯或对苯二甲酸/氢醌的无规共聚酯中其中的一种。
所述的碱溶性聚酯的熔融范围为250～300℃。
具体实施例
实施例1
将熔点为250℃的对羟基苯甲酸/6-羟基-2-萘甲酸的全芳香无规共聚酯与熔点为250℃碱溶性聚酯进行预结晶真空干燥，真空干燥温度初始温度为80℃，1h升温至120℃，恒温10h后，再升温至150℃，恒温24h，使其含水率达到30ppm。将干燥后的碱溶性聚酯和对羟基苯甲酸/6-羟基-2-萘甲酸的全芳香无规共聚酯按质量百分比为85/15，在双螺杆挤出机中进行混合，双螺杆挤出机的加热温度分别为：进料区220℃，熔融区260℃，压缩区250℃，出料口温度260℃。再将经双螺杆挤出机挤出的复合物进行真空干燥，真空干燥温度为100℃，恒温时间为24h。然后再将干燥后的复合物进行熔融纺丝，熔融纺丝的螺杆加热温度分别为：进料区230℃，熔融区270℃，压缩区270℃，箱体温度270℃。最后将纺丝成型后所得的含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维溶于温度为85℃，质量分数为5％的NaOH溶液中以除去碱溶性聚酯，再经多次去离子水抽滤洗涤，然后烘干，即获得本发明的热致性液晶聚芳酯纳原纤。其直径在60～80nm，长度在5～10μm。
实施例2
将熔点为280℃的对羟基苯甲酸/6-羟基-2-萘甲酸的全芳香无规共聚酯与熔点为280℃碱溶性聚酯进行预结晶真空干燥，真空干燥温度初始温度为90℃，1h升温至130℃，恒温11h后，再升温至160℃，恒温32h，使其含水率达到20ppm。将干燥好的碱溶性聚酯和对羟基苯甲酸/6-羟基-2-萘甲酸的全芳香无规共聚酯按质量百分比为90/10，在双螺杆挤出机中进行混合，双螺杆挤出机的加热温度分别为：进料区240℃，熔融区285℃，压缩区270℃，出料口温度285℃。再将经双螺杆挤出机挤出的复合物进行真空干燥，真空干燥温度为120℃，恒温时间为32h。然后再将干燥后的复合物进行熔融纺丝，熔融纺丝的螺杆加热温度分别为：进料区240℃，熔融区295℃，压缩区295℃，箱体温度295℃。最后将纺丝成型后所得的含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维溶于温度为90℃，质量分数为3％的NaOH溶液中以除去碱溶性聚酯，再经多次去离子水抽滤洗涤，然后烘干，即获得本发明的热致性液晶聚芳酯纳原纤。其直径在50～80nm，长度在1～5μm。
实施例3
将熔点为300℃的对羟基苯甲酸/6-羟基-2-萘甲酸的全芳香无规共聚酯与熔点为300℃碱溶性聚酯进行预结晶真空干燥，真空干燥温度初始温度为100℃，2h升温至140℃，恒温12h后，再升温至170℃，恒温48h，使其含水率达到13ppm。将干燥好的碱溶性聚酯和对羟基苯甲酸/6-羟基-2-萘甲酸的全芳香无规共聚酯按质量百分比为95/5，在双螺杆挤出机中进行混合，双螺杆挤出机的加热温度分别为：进料区250℃，熔融区310℃，压缩区300℃，出料口温度310℃。再将经双螺杆挤出机挤出的复合物进行真空干燥，真空干燥温度为130℃，恒温时间为48h。然后再将干燥后的复合物进行熔融纺丝，熔融纺丝的螺杆加热温度分别为：进料区250℃，熔融区320℃，压缩区320℃，箱体温度320℃。最后将纺丝成型后所得的含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维溶于温度为95℃，质量分数为1％的NaOH溶液中以除去碱溶性聚酯，再经多次离心分离透析，然后烘干，即获得本发明的热致性液晶聚芳酯纳原纤。其直径在30～50nm，长度在0.5～3μm。
实施例4
将熔点为250℃的6-羟基-2-萘甲酸/对苯二甲酸/对氨基苯酚的全芳香无规共聚酯与熔点为250℃碱溶性聚酯进行预结晶真空干燥，真空干燥温度初始温度为80℃，1h升温至120℃，恒温10h后，再升温至150℃，恒温24h，使其含水率达到30ppm。将干燥后的碱溶性聚酯和6-羟基-2-萘甲酸/对苯二甲酸/对氨基苯酚的全芳香无规共聚酯按质量百分比为85/15，在双螺杆挤出机中进行混合，双螺杆挤出机的加热温度分别为：进料区220℃，熔融区260℃，压缩区250℃，出料口温度260℃。再将经双螺杆挤出机挤出的复合物进行真空干燥，真空干燥温度为100℃，恒温时间为24h。然后再将干燥后的复合物进行熔融纺丝，熔融纺丝的螺杆加热温度分别为：进料区230℃，熔融区270℃，压缩区270℃，箱体温度270℃。最后将纺丝成型后所得的含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维溶于温度为85℃，质量分数为5％的NaOH溶液中以除去碱溶性聚酯，再经多次去离子水抽滤洗涤，然后烘干，即获得本发明的热致性液晶聚芳酯纳原纤。其直径在60～80nm，长度在5～10μm。
实施例5
将熔点为280℃的6-羟基-2-萘甲酸/对苯二甲酸/对氨基苯酚的全芳香无规共聚酯与熔点为280℃碱溶性聚酯进行预结晶真空干燥，真空干燥温度初始温度为90℃，1h升温至130℃，恒温11h后，再升温至160℃，恒温32h，使其含水率达到20ppm。将干燥好的碱溶性聚酯和6-羟基-2-萘甲酸/对苯二甲酸/对氨基苯酚的全芳香无规共聚酯按质量百分比为90/10，在双螺杆挤出机中进行混合，双螺杆挤出机的加热温度分别为：进料区240℃，熔融区285℃，压缩区270℃，出料口温度285℃。再将经双螺杆挤出机挤出的复合物进行真空干燥，真空干燥温度为120℃，恒温时间为32h。然后再将干燥后的复合物进行熔融纺丝，熔融纺丝的螺杆加热温度分别为：进料区240℃，熔融区295℃，压缩区295℃，箱体温度295℃。最后将纺丝成型后所得的含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维溶于温度为90℃，质量分数为3％的NaOH溶液中以除去碱溶性聚酯，再经多次离心分离透析，然后烘干，即获得本发明的热致性液晶聚芳酯纳原纤。其直径在50～80nm，长度在1～5μm。
实施例6
将熔点为300℃的6-羟基-2-萘甲酸/对苯二甲酸/对氨基苯酚的全芳香无规共聚酯与熔点为300℃碱溶性聚酯进行预结晶真空干燥，真空干燥温度初始温度为100℃，2h升温至140℃，恒温12h后，再升温至170℃，恒温48h，使其含水率达到13ppm。将干燥好的碱溶性聚酯和6-羟基-2-萘甲酸/对苯二甲酸/对氨基苯酚的全芳香无规共聚酯按质量百分比为95/5，在双螺杆挤出机中进行混合，双螺杆挤出机的加热温度分别为：进料区250℃，熔融区310℃，压缩区300℃，出料口温度310℃。再将经双螺杆挤出机挤出的复合物进行真空干燥，真空干燥温度为130℃，恒温时间为48h。然后再将干燥后的复合物进行熔融纺丝，熔融纺丝的螺杆加热温度分别为：进料区250℃，熔融区320℃，压缩区320℃，箱体温度320℃。最后将纺丝成型后所得的含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维溶于温度为95℃，质量分数为1％的NaOH溶液中以除去碱溶性聚酯，再经多次离心分离透析，然后烘干，即获得本发明的热致性液晶聚芳酯纳原纤。其直径在30～50nm，长度在0.5～3μm。
实施例7
将熔点为250℃的对羟基苯甲酸/对苯二甲酸乙二酯的无规共聚酯与熔点为250℃碱溶性聚酯进行预结晶真空干燥，真空干燥温度初始温度为80℃，1h升温至120℃，恒温10h后，再升温至150℃，恒温24h，使其含水率达到30ppm。将干燥后的碱溶性聚酯和对羟基苯甲酸/对苯二甲酸乙二酯的无规共聚酯按质量百分比为85/15，在双螺杆挤出机中进行混合，双螺杆挤出机的加热温度分别为：进料区220℃，熔融区260℃，压缩区250℃，出料口温度260℃。再将经双螺杆挤出机挤出的复合物进行真空干燥，真空干燥温度为100℃，恒温时间为24h。然后再将干燥后的复合物进行熔融纺丝，熔融纺丝的螺杆加热温度分别为：进料区230℃，熔融区270℃，压缩区270℃，箱体温度270℃。最后将纺丝成型后所得的含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维溶于温度为85℃，质量分数为5％的NaOH溶液中以除去碱溶性聚酯，再经多次去离子水抽滤洗涤，然后烘干，即获得本发明的热致性液晶聚芳酯纳原纤。其直径在60～80nm，长度在5～10μm。
实施例8
将熔点为280℃的对羟基苯甲酸/对苯二甲酸乙二酯的无规共聚酯与熔点为280℃碱溶性聚酯进行预结晶真空干燥，真空干燥温度初始温度为90℃，1h升温至130℃，恒温11h后，再升温至160℃，恒温32h，使其含水率达到20ppm。将干燥好的碱溶性聚酯和对羟基苯甲酸/对苯二甲酸乙二酯的无规共聚酯按质量百分比为90/10，在双螺杆挤出机中进行混合，双螺杆挤出机的加热温度分别为：进料区240℃，熔融区285℃，压缩区270℃，出料口温度285℃。再将经双螺杆挤出机挤出的复合物进行真空干燥，真空干燥温度为120℃，恒温时间为32h。然后再将干燥后的复合物进行熔融纺丝，熔融纺丝的螺杆加热温度分别为：进料区240℃，熔融区295℃，压缩区295℃，箱体温度295℃。最后将纺丝成型后所得的含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维溶于温度为90℃，质量分数为3％的NaOH溶液中以除去碱溶性聚酯，再经多次去离子水抽滤洗涤，然后烘干，即获得本发明的热致性液晶聚芳酯纳原纤。其直径在50～80nm，长度在1～5μm。
实施例9
将熔点为300℃的对羟基苯甲酸/对苯二甲酸乙二酯的无规共聚酯与熔点为300℃碱溶性聚酯进行预结晶真空干燥，真空干燥温度初始温度为100℃，2h升温至140℃，恒温12h后，再升温至170℃，恒温48h，使其含水率达到13ppm。将干燥好的碱溶性聚酯和对羟基苯甲酸/对苯二甲酸乙二酯的无规共聚酯按质量百分比为95/5，在双螺杆挤出机中进行混合，双螺杆挤出机的加热温度分别为：进料区250℃，熔融区310℃，压缩区300℃，出料口温度310℃。再将经双螺杆挤出机挤出的复合物进行真空干燥，真空干燥温度为130℃，恒温时间为48h。然后再将干燥后的复合物进行熔融纺丝，熔融纺丝的螺杆加热温度分别为：进料区250℃，熔融区320℃，压缩区320℃，箱体温度320℃。最后将纺丝成型后所得的含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维溶于温度为95℃，质量分数为1％的NaOH溶液中以除去碱溶性聚酯，再经多次离心分离透析，然后烘干，即获得本发明的热致性液晶聚芳酯纳原纤。其直径在30～50nm，长度在0.5～3μm。
实施例10
将熔点为250℃的对苯二甲酸/氢醌与熔点为250℃碱溶性聚酯进行预结晶真空干燥，真空干燥温度初始温度为80℃，1h升温至120℃，恒温10h后，再升温至150℃，恒温24h，使其含水率达到30ppm。将干燥后的碱溶性聚酯和对苯二甲酸/氢醌按质量百分比为85/15，在双螺杆挤出机中进行混合，双螺杆挤出机的加热温度分别为：进料区220℃，熔融区260℃，压缩区250℃，出料口温度260℃。再将经双螺杆挤出机挤出的复合物进行真空干燥，真空干燥温度为100℃，恒温时间为24h。然后再将干燥后的复合物进行熔融纺丝，熔融纺丝的螺杆加热温度分别为：进料区230℃，熔融区270℃，压缩区270℃，箱体温度270℃。最后将纺丝成型后所得的含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维溶于温度为85℃，质量分数为5％的NaOH溶液中以除去碱溶性聚酯，再经多次去离子水抽滤洗涤，然后烘干，即获得本发明的热致性液晶聚芳酯纳原纤。其直径在60～80nm，长度在5～10μm。
实施例11
将熔点为280℃的对苯二甲酸/氢醌与熔点为280℃碱溶性聚酯进行预结晶真空干燥，真空干燥温度初始温度为90℃，1h升温至130℃，恒温11h后，再升温至160℃，恒温32h，使其含水率达到20ppm。将干燥好的碱溶性聚酯和对苯二甲酸/氢醌按质量百分比为90/10，在双螺杆挤出机中进行混合，双螺杆挤出机的加热温度分别为：进料区240℃，熔融区285℃，压缩区270℃，出料口温度285℃。再将经双螺杆挤出机挤出的复合物进行真空干燥，真空干燥温度为120℃，恒温时间为32h。然后再将干燥后的复合物进行熔融纺丝，熔融纺丝的螺杆加热温度分别为：进料区240℃，熔融区295℃，压缩区295℃，箱体温度295℃。最后将纺丝成型后所得的含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维溶于温度为90℃，质量分数为3％的NaOH溶液中以除去碱溶性聚酯，再经多次离心分离透析，然后烘干，即获得本发明的热致性液晶聚芳酯纳原纤。其直径在50～80nm，长度在1～5μm。
实施例12
将熔点为300℃的对苯二甲酸/氢醌与熔点为300℃碱溶性聚酯进行预结晶真空干燥，真空干燥温度初始温度为100℃，2h升温至140℃，恒温12h后，再升温至170℃，恒温48h，使其含水率达到13ppm。将干燥好的碱溶性聚酯和对苯二甲酸/氢醌按质量百分比为95/5，在双螺杆挤出机中进行混合，双螺杆挤出机的加热温度分别为：进料区250℃，熔融区310℃，压缩区300℃，出料口温度310℃。再将经双螺杆挤出机挤出的复合物进行真空干燥，真空干燥温度为130℃，恒温时间为48h。然后再将干燥后的复合物进行熔融纺丝，熔融纺丝的螺杆加热温度分别为：进料区250℃，熔融区320℃，压缩区320℃，箱体温度320℃。最后将纺丝成型后所得的含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维溶于温度为95℃，质量分数为1％的NaOH溶液中以除去碱溶性聚酯，再经多次离心分离透析，然后烘干，即获得本发明的热致性液晶聚芳酯纳原纤。其直径在30～50nm，长度在0.5～3μm。
Claims (1)
1.一种热致性液晶聚芳酯纳原纤的短流程制备方法，其特征在于：所述制备方法采用将热致性液晶聚芳酯与碱溶性聚酯先通过双螺杆挤出机进行复合，再通过纺丝机进行熔融纺丝，使热致性液晶聚芳酯在高长径比的喷丝孔内沿熔体流动方向充分取向并形成了纳原纤，再经过后续处理得到高长径比的热致性液晶聚芳酯纳原纤，其制备方法按以下步骤进行：
①原料预结晶干燥
将碱溶性聚酯和热致性液晶聚芳酯置于真空烘箱内干燥，使其含水率低于30ppm；
②复合物的制备
将干燥后的碱溶性聚酯和热致性液晶聚芳酯分别按质量百分比在双螺杆挤出机中共混挤出；
其中，
碱溶性聚酯85～95份
热致性液晶聚芳酯5～15份
双螺杆的加热温度分别为：进料区220～250℃，熔融区260～310℃，压缩区250～300℃，出料口温度260～310℃；
再将经双螺杆挤出机制备的复合物在100～130℃真空干燥，恒温24～48h；
③熔融纺丝
将由步骤②制备的复合物置于纺丝机中进行熔融纺丝，获得含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维；
熔融纺丝的螺杆加热温度分别为：进料区230～250℃，熔融区270～320℃，压缩区270～320℃，纺丝机箱体的温度与压缩区温度一致；
④后续处理
将由步骤③获得的含有热致性液晶聚芳酯纳原纤的碱溶性聚酯纤维用NaOH溶液溶解掉碱溶性聚酯，再经分离、烘干后，获得高长径比的热致性液晶聚芳酯纳原纤；
所述的分离为抽滤洗涤或离心分离、透析中其中的一种。
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