CN104630957B - 由一种基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维和聚苯硫醚纤维制成的纱线和织物及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包含由一种基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维和聚苯硫醚纤维制成的阻燃纱线和由其制得的织物和服装，以及他们的制备方法。所述纱线同时兼具良好的耐高温性和耐化学性，能够广泛应用于高温化学腐蚀的工作环境中。本发明涉及一种纱线，其包含一种基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)和聚苯硫醚纤维(B)，所述一种基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)中包含40‑98wt％的芳香族聚酰胺，2‑60wt％的聚芳砜，所述芳香族聚酰胺和聚芳砜是混合的。本发明的纱线能够同时实现优异的耐热性和耐化学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种包含由一种基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维和聚苯硫醚纤维制成的阻燃纱线和由其制得的织物和服装，以及他们的制备方法。所述纱线同时兼具良好的耐高温性和耐化学性，能够广泛应用于高温化学腐蚀的工作环境中。
背景技术
在一些化学腐蚀的工作环境中，如化学废水处理厂等，需要使用化学性较好的材料做化学液体过滤。随着工业的效率提升，工作温度的提高，处理的化学水溶液的温度越来越高。因此，需要同时具有耐热性和耐化学腐蚀性能的织物。
聚苯硫醚(以下称PPS)树脂具有优良的耐热性、屏蔽性、耐化学药品性、电绝缘性、耐湿热性等适合作为工程塑料的性质，可用于注塑成型、挤压成型用作各种电气、电子部件、机械部件和汽车部件、薄膜、纤维等。特别是，用作耐热性过滤器、电绝缘材料、化学腐蚀环境中的过滤材料及电池隔膜等产业用途。但是PPS纤维虽然具有优异的耐化学性能，但其耐热温度不超过180℃，其耐热水解性能也较差。尤其是，当PPS纤维用作高温化学腐蚀环境溶液处理时，其耐热性成为需要解决的问题。
发明内容
本发明涉及一种纱线，其包含一种含砜基的芳香族聚合物纤维(A)和耐高温阻燃纤维(B)，所述含砜基的芳香族聚合物纤维(A)由含砜基的芳香族聚合物制得，所述含砜基的芳香族聚合物由以下三种单体聚合而成：
间位的含有二胺基的芳香族单体(a)；
鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种具有优异耐高温性能的纤维，以及包含此种纤维和PPS纤维的纱线，所述纱线能够同时实现优异的耐热性和耐化学性能。
本发明涉及一种纱线，其包含一种基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)和聚苯硫醚纤维(B)，所述一种基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)中包含40-98wt％的芳香族聚酰胺，2-60wt％的聚芳砜，所述芳香族聚酰胺和聚芳砜是混合的。
优选的，所述芳香族聚酰胺为对苯二甲酰对苯二胺、间苯二甲酰间苯二胺、聚砜酰胺、聚对苯甲酰胺。
优选的，所述基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)在10％的NaOH溶液中85℃下浸泡5小时的强度保持率是70％以上，优选80％以上，更优选85％以上。
优选的，所述基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)具有2.5cN/dtex以上的强度，优选2.5-3.5cN/dtex，更优选2.8-3.2cN/dtex。
优选的，所述基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)具有280℃以上的玻璃化温度，优选300℃以上的玻璃化温度，更优选340℃以上，最优选350℃以上。
优选的，所述纱线中，按重量计含有，基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)70-30％，聚苯硫醚纤维(B)30-70％；更优选的，所述纱线中，按重量计含有，基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)60-40％，聚苯硫醚纤维(B)40-60％。
优选的，所述纱线中包含导电纤维。
优选的，所述导电纤维在纱线中的含量为0.5-5％，优选1-4％，更优选2-3％。
优选的，所述导电纤维选自金属纤维、碳纤维、碳纤维/尼龙复合纤维、碳纤维/涤纶复合纤维。
优选的，所述碳纤维/尼龙复合纤维、碳纤维/涤纶复合纤维为皮芯结构。
本发明涉及一种上述纱线的制备方法，所述方法包括：
形成纤维混合物，所述纤维混合物包含30-70重量份的基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)和30-70重量份的聚苯硫醚纤维(B)，所述基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)中包含40-98wt％的芳香族聚酰胺，2-60wt％的聚芳砜，所述芳香族聚酰胺和聚芳砜是混合的；
将所述纤维混合物纺成纱线。
优选的，所述纤维混合物包含70-30％重量份的基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)和30-70％重量份的聚苯硫醚纤维(B)。
优选的，所述纤维混合物包含60-40％重量份的基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)和40-60％重量份的聚苯硫醚纤维(B)。
优选的，所述纤维混合物中还含有导电纤维。
优选的，所述纤维混合物中含有导电纤维的含量按重量百分比计为纤维混合物的0.5-5％，优选1-4％，更优选2-3％。
本发明还涉及一种包含上述纱线的织物。
优选的，所述织物克重为100gsm-500gsm，优选150gsm-450gsm，更优选250-350gsm。
优选的，所述织物上可以覆膜。
优选的，所述膜为聚合物膜；更优选的，所述聚合物膜选自聚四氟乙烯(PTFE)膜、聚苯硫醚(PPS)膜。
优选的，所述膜为纳米纤维层。
优选的，所述纳米纤维层通过静电纺丝方法制备。
优选的，所述织物选自机织物、针织物或无纺布；更优选为，无纺布。
本发明还涉及上述织物用作高温下防化学腐蚀、高温腐蚀性液体或气体的过滤的用途。
具体实施方式
通过参见本申请具体实施方式的内容可以更易于理解本发明，但是本发明并不限于本文所述和/或所示的具体方法、条件或参数，并且本文中所用的术语仅是为了以举例的方式描述具体实施方式，并不能限制本申请权利要求要求保护的技术方案。在下文中，将描述根据本发明的由含砜基的芳香族聚合物纤维和聚苯硫醚纤维制成的阻燃纱线和由其制得的织物和服装，以及他们的制备方法。
基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)
本发明所述基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)由下述方法制备：
通过向有机溶剂中加入芳香族聚酰胺、聚芳砜来制备芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纺丝溶液，所述纺丝溶液中聚合物的质量百分比浓度为5-30wt％；其中芳香族聚酰胺与聚芳砜的重量比为60-98：2-40，即使最终所得的纤维中包含60-98wt％的芳香族聚酰胺，2-40wt％的聚芳砜。所得到的基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维不仅能够保持芳香族聚酰胺纤维的耐温性能和力学性能，还能够比芳香族聚酰胺纤维具有更好的耐碱性能。
本发明中的术语“芳香族聚酰胺”是指一种有足够高分子量能形成纤维的合成聚合物材料，并主要是以下循环结构单位为特征：
其中，每一个R1是氢或是低级烷烃，而其中Ar1和Ar2可以是相同的或是不同的，并且可以是一个未被取代的或已被取代的二价芳基，这些二价芳基与其他基团的连接键主要是以间位或对位排列，所述二价芳基上的氢可以独立地被以下一个或多个如下的取代基所取代或不取代，这些取代基包括卤素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、苯基、酰氧基、硝基、二烷基氨基、硫代烷基、羧基、磺酰基、羰基烷氧基。其中，优选对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)、间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)。
本发明中的术语“芳香族聚酰胺”也可以理解其大分子链中的Ar1和Ar2可以是相同的或是不同的具有如下结构：
其中，X、Y独立的选自-O-、-CH2-、-CO-、-CO2-、-S-、-SO2-、-C(CH3)2-，X和Y可以是相同的或是不同的。其中，优选聚砜酰胺。
本发明中的术语“聚芳砜”具有如下通式Ⅰ或Ⅱ作为重复单元：
-O-A-SO2-A-(Ⅰ)
-O-A-SO2-A-O-B-(Ⅱ)
其中A和B可表示任选取代的芳族基。该芳族基由6-40个碳原子，优选6-21个碳原子组成，即含有一个或多个任选芳基，其中所述芳基能够任选地含有杂原子。这些芳基够任选地被线型或支化的或脂环族C1-C5基团或卤原子所取代。所述芳基能够经由碳键或经由作为连接基团的杂原子来连接。其中，优选聚芳砜为聚苯砜。
有机溶剂优选极性有机溶剂，可以是基于酰胺的有机溶剂、基于尿素的有机溶剂，或者是他们的混合物，优选自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜、六甲基磷酰三胺(HMPA)、N,N,N’,N’-四甲基脲(TMU)中的一种或一种以上的混合物。
所述芳香族聚酰胺与聚芳砜的加入量按照比例50-98：2-50加入，优选60-95：5-40，更优选70-90：10-30，最优选80-85：15-20。
所述纺丝溶液中聚合物的质量百分比浓度为5-30wt％，更优选10-22wt％，最优选12-20wt％，以便获得优良的纤维特性。如果最终获得的聚合物的浓度小于5wt％，则粘度太低，而无法成纤。如果纺丝液中聚合物的浓度增加，那么纺丝液的粘度也会随之增加。但是，如果聚合物的浓度过高，则会导致纺丝液不稳定，产生凝胶现象或者聚合物析出等问题。
本发明中的包含所述共聚物的纺丝溶液，可以使用任意方法纺制成丝。其中湿法纺丝是优选的纺丝方式。其该纺丝方法是本领域熟知的，在CN1683431A、CN101784710A、US5536408、CN101235552A中均有记载。优选经过例如以下说明的纺丝及凝固成丝、拉伸、水洗、干燥、热拉伸、卷曲、切断等工序而制造的。
作为纺丝装置没有特别限定，可以使用以往公知的湿法纺丝装置。另外，只要是能够稳定进行湿法纺丝，则对纺丝喷口的纺丝孔数。排列状态、孔形状等无需特别限制，例如，可以使用孔数为500-30000个、纺丝孔径为0.05-0.15mm的纤维用多孔纺丝喷口等。
经过喷丝孔喷出的初生纤维在含有有机溶剂和金属卤化物的凝固浴中凝固。如果同时挤出多根长丝，它们可以在凝固步骤之前、期间或之后形成复丝。凝固成丝步骤中凝固浴中包含极性有机溶剂、金属卤化物。极性有机溶剂的含量为0-70wt％，金属卤化物的含量为0-10wt％。
凝固浴之后，对纤维进行拉伸。所述纤维可以使用拉伸溶液进行湿拉伸，所述拉伸溶液包含水、盐和溶剂；所述盐优选金属卤化物。所述极性有机溶剂的含量为5-65wt％，金属卤化物的含量为0-10wt％。
本发明中制备基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)时共混聚合物的有机溶剂以及纤维凝固和拉伸时所采用的有机溶剂为极性有机溶剂，即那些作为质子受体的溶剂，例如优选自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜、六甲基磷酰三胺(HMPA)、N,N,N’,N’-四甲基脲(TMU)中的一种或一种以上的混合物。这些有机溶剂在制备纤维的聚合物溶剂过程中、凝固浴中、拉伸浴中可以是相同的也可以是不同的。
本发明中纤维凝固浴及拉伸中采用的金属卤化物，可以是卤代金属盐或卤代碱土金属盐，例如钙、镁、铝等的氯盐或溴盐，即氯化钙、氯化镁、氯化铝、溴化钙、溴化镁、溴化铝等。可以只加入一种无机盐，也可以加入两种或更多的无机盐。这些金属卤化物在纤维凝固浴和拉伸浴中可以是相同的也可以是不同的。
拉伸之后，对纤维进行洗涤，洗涤的优选方式可使所述纤维与一个或多个洗涤浴或洗涤箱接触。洗涤可通过将所述纤维浸入浴中或者通过用水溶液喷雾所述纤维来完成。洗涤箱通常包括含有一个或多个辊的封闭箱，其中纱线在退出所述封闭箱之前多次环绕并穿越所述辊行进。当纱线环绕辊行进时，会通过喷雾的方式使洗涤流体与纤维接触。洗涤流体连续收集在洗涤箱的底部，并从底部排出箱体。洗涤流体的温度优选高于40℃。也可以是蒸汽形式来施用洗涤流体，但以液体形式使用更为方便。优选地，使用多个洗涤浴或洗涤箱，将清洗工序多阶段化，并控制温度条件和酰胺系溶剂的浓度条件。
洗涤之后，纤维或复丝可在干燥器中干燥以去除水分和其它液体。可使用一个或多个干燥器。在某些实施例中，所述干燥器可以是烘箱，热板、热辊等。干燥器中可以是氮气或其他非反应性气氛。所述干燥步骤通常在大气压下进行。然后，如果需要，所述干燥步骤也可以在减压下进行。
干燥步骤之后，优选对纤维进行热拉伸，加热温度可以达到260℃以上，优选280℃以上，更优选300℃-400℃。该热拉伸步骤可以增加纤维的断裂延伸度，并减少纤维长丝的机械应变性能，提高纤维的模量。在一些实施方式中，加热是多步方法。例如，在第一步中，将所述纤维或复丝在260-270℃的温度下在一定张力下加热，接着进行第二加热步骤，其中将纤维或复丝在280-290℃的温度下在一定张力下加热，接着进行第三加热步骤，其中将纤维或复丝在300-320℃的温度下在一定张力下加热。
最后，将纤维或复丝在卷绕装置上缠绕包装。如有需要，可以将长丝切断得到短纤维。
本发明所述的基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)也可另外包括但不限于选自下列的成分：热稳定剂、抗静电剂、增量剂、有机和/或无机颜料(如TiO2、碳黑)、吸酸剂(如氧化镁)、稳定剂、金属氧化物(如氧化锌)、金属硫化物(如硫化锌)、金属羧酸盐(如碱土金属和过度金属的硬脂酸盐)、抗氧化剂、阻燃剂、抑烟剂、颗粒填充剂、成核剂(如滑石粉)、云母、高岭土，或上述两种或两种以上的混合物。上述成分的重量，基于纤维的总重量优选为0-30wt％，更优选0-25wt％，最优选0-20wt％。
本发明的基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)并不限于上面的方法和体系。例如，在纺丝前，使用溶剂以溶解聚合物材料来制造纤维也是可以选择的方式。本发明的纤维还可以采用纺粘法、熔喷法等来制备。
本发明的基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)可以根据生产需要具有非常广的直径范围，数均直径通常从1nm至100μm。纳米级的纤维可以具有例如2、5、10、20、50、100或200nm的直径；微米级的纤维可以具有2、5、10、20、50或100μm的直径。在本发明中为了获得作为过滤材料使用时必要的强度，优选2-120mm的范围内。纤维长度不足2mm时，有时纤维之间的络合不足，造成强度不够，这是不希望的。而超过120mm时，有时会发生纤维开纤不良，这也是不希望的。
本发明的基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)可具有不同的横截面形状，如圆形、椭圆形、星形、核壳等。
本发明的基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)在10％的NaOH溶液中85℃下浸泡5小时的强度保持率是70％以上。
本发明所述的基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)具有2.5CN/dtex以上的强度，优选2.5-3.5CN/dtex，更优选2.8-3.2CN/dtex。
所述基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)具有280℃以上的玻璃化温度，优选300℃以上的玻璃化温度，更优选340℃以上，最优选350℃以上。
另外，构成本发明所述的基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)，其单纤维纤度，着眼于纤维梳理时或针刺时难以引起纤维断丝、耐热性过滤器的强度不降低，优选为0.1-15旦，更优选1-5旦。在这个范围内，补强织物织物既能提高有适度的强度、又有优秀的高温形态保持性的耐热性过滤材料。如果纤维的总纤度在0.1旦以下，单纤维强度低，并且通过针刺或水刺工艺，使纤维互相交络、形成一体，得到的过滤材料在尺寸稳定性、强度提升方面得不到明显的效果。如果纤维的总纤度超过15旦，过滤材料的尺寸稳定性、强度提升方面虽具有优势，但就会由于纤度过粗，制丝时容易发生纤度不匀，耐热性过滤材料的透气量有降低的趋势。过滤材料对粉尘的捕集效率虽然会变好，但实际使用时，初期的压力损失变高，对耐热性过滤材料而言，最终将导致其寿命的缩减，而这种效果也是不优选的。
聚苯硫醚纤维(B)
本发明中的PPS是指含有结构式(Ⅰ)表示的对苯硫醚单元、间苯硫醚单元等苯硫醚单元作为重复单元的聚合物。
[结构式(Ⅰ)]
PPS可以为均聚物或具有对苯硫醚单元和间苯硫醚单元两者的共聚物，而且只要不脱离本发明的主旨，也可以是与其他的芳香族硫化物的共聚物或混合物。
作为本发明中使用的PPS树脂，从耐热性、耐久性的观点出发，优选使用含有上述结构式(I)所示的重复单元的对苯硫醚单元70摩尔％以上，进一步优选为90摩尔％以上的PPS树脂。在该情况下，PPS树脂中的其它共聚成分优选为间苯硫醚单元、其它芳香族硫醚单元。
另外，在不损害本发明的效果的范围内，可以在PPS树脂中添加晶核剂、消光剂、颜料、防霉剂、抗菌剂、阻燃剂或亲水剂等。
形成本发明的PPS纤维的PPS树脂的重均分子量优选为50000以上80000以下，更优选为50500以上，进一步优选为51000以上。此外，优选为70000以下，600000以下。若使用重均分子量在50000以下的PPS树脂，所得到的纤维在长期热处理时的耐热性较差，另一方面，如果使用重均分子量超过80000的PPS树脂，则熔融时的粘度过高，在纺丝时会发生断线等纺丝不良的现象，很难获得品质良好的纤维。
本发明的PPS纤维的抗拉强度优选为4.0cN/dtex以上，更优选为4.5cN/dtex，进一步优选为5.0cN/dtex以上。抗拉强度小于4.5cN/dtex时，有时不能获得本发明的可以耐受长期高温下的使用的PPS纤维。
另外，本发明的PPS纤维可以为复合的形态。作为所述复合形态，例如可以举出芯鞘型、芯鞘偏心型、海岛型、并列型、放射型、多叶型等。其中，优选纤维的拉丝性优异的芯鞘型。
作为本发明的PPS纤维的平均单纤维纤度，优选为0.5～10dtex。
导电纤维(C)
在本发明的另外一些实施方式中，本发明的纱线还含有按重量百分比计为纱线重量1-5％，优选2-4％，更优选2-3％，的导电纤维，所述导电纤维能够降低静电在织物上积聚的倾向。
优选的，所述导电纤维选自金属纤维、碳纤维、碳纤维/尼龙复合纤维、碳纤维/涤纶复合纤维。优选的，所述金属纤维选自不锈钢纤维、碳钢纤维、铸铁纤维、铜纤维、铝纤维、镍纤维、铁铬铝合金纤维、高温合金纤维。所述金属纤维的形态可以是长纤维、短纤维、粗纤维、细纤维、钢绒、异型纤维等，均适用于本发明。
优选的，所述碳纤维/尼龙复合纤维、碳纤维/涤纶复合纤维为皮芯结构。在一些优选的实施方案中，赋予此防静电特性的纤维是具有尼龙外皮和碳芯的皮-芯纤维。
本发明所述的碳黑复合导电纤维可以从市场上购买得到，如美国杜邦公司生产的P-140纤维、日本中纺公司生产的Belltron B31纤维、烟台泰和公司生产的泰美达间位芳纶基导电纤维。
纱线
本发明涉及一种纱线，其包含一种基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)和聚苯硫醚纤维(B)，所述一种基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)中包含40-98wt％的芳香族聚酰胺，2-60wt％的聚芳砜，所述芳香族聚酰胺和聚芳砜是混合的优选的，所述纱线中，按重量计含有，基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)70-30％，聚苯硫醚纤维(B)30-70％；更优选的，所述纱线中，按重量计含有，基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)60-40％，聚苯硫醚纤维(B)40-60％。
优选的，所述纱线中包含导电纤维。
优选的，所述导电纤维在纱线中的含量为0.5-5％，优选1-4％，更优选2-3％。
在另一个实施方案中，本发明涉及一种上述纱线的制备方法，所述方法包括：
(i)形成纤维混合物，所述纤维混合物包含30-70重量份的基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)和30-70重量份的聚苯硫醚纤维(B)，所述基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)中包含40-98wt％的芳香族聚酰胺，2-60wt％的聚芳砜，所述芳香族聚酰胺和聚芳砜是混合的。以及
(ii)将所述纤维混合物纺成纤维。
优选的，所述纤维混合物包含70-30％重量份的基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)和30-70％重量份的聚苯硫醚纤维(B)。
优选的，所述纤维混合物包含60-40％重量份的基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)和40-60％重量份的聚苯硫醚纤维(B)。
优选的，所述纤维混合物中还含有导电纤维。
优选的，所述纤维混合物中含有导电纤维的含量按重量百分比计为纤维混合物的0.5-5％，优选1-4％，更优选2-3％。
在一个实施方案中，可通过制得纤维的紧密共混物来形成所述纤维混合物。如果需要，可使其他短纤维与该相对均匀的短纤维混合物组合。所述共混可通过本领域已知的许多方法来实现，包括将许多连续长丝线筒放在线轴架上，并且同时切割两种或更多种类型的长丝以形成切割短纤维的共混物的方法；或涉及开松不同短纤维捆，然后在开棉机、共混机和梳理机中开松和共混各种纤维的方法；或形成各种短纤维条，然后将其进一步加工形成混合物诸如在梳理机中形成纤维混合物条的方法。可采用制备纤维紧密共混合物的其他方法，只要各种类型的不同纤维可相对均匀地分布于整个共混物中。如果由所述共混物形成纱线，则所述纱线同样具有相对均匀的短纤维的混合物。一般来讲，在最优选的实施方案中，将单独的短纤维开松或分离至在纤维加工中可制得可用织物的正常程度，使得由于短纤维不良开松造成的纤维结或纤维节以及其他主要缺陷不以有损于最终织物品质的量存在。
在优选的方法中，如下制得短纤维紧密共混物：首先将得自开松捆的短纤维与任何其他短纤维(如果是附加功能所需的)混合在一起。然后使用梳理机将纤维共混物梳成条。在纤维产业中，通常使用梳理机来分离纤维，调整纤维，并且将纤维递送到松散组合纤维的连续股线中，而无显著缠绕，其通常被称为生条。通常通过但不限于两步拉伸法将生条加工成熟条。
将所述纤维混合物制成纱线的方式可以采用本领域常规的技术手段。如使用本领域熟知的短纤维环锭纺工艺制得短纤纱线，通常短纤长度在38-51mm时采取棉纺系统；65mm-102mm采取毛纺系统精纺。加工工艺流程为：纤维抓包→棉箱混合→开松机→棉箱→喂棉机→梳棉机→并条→粗纱→细纱→络筒→混纺纱。将纱线送入后道织造工序。或者采用新型纺纱工序：抓包→棉箱混合→开松机→棉箱→喂棉机→梳棉机→并条→第一道→第二道→转杯纺(或喷气纺)→混纺纱。
根据工艺设备的不同，本发明涉及的纱线可以采用环锭纺、赛络纺、紧密纺、赛络式紧密纺、气流纺、涡流纺等方式制造。
本发明通过混合基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)和聚苯硫醚纤维(B)，以及可选的导电纤维，得到的纱线，具有耐高温、强度高，且穿着舒适等优点。
织物及制品
本发明还涉及一种得自上述纱线的织物。所述可包括但不限于织造织物、针织织物、无纺织物。一般的织物设计和构造是本领域技术人员熟知的。优选的，本发明的织物克重为100gsm-500gsm，优选150gsm-450gsm，更优选250-350gsm。
所谓“织造”织物是指，通常在织机(喷气织机、喷水织机、箭杆织机等)上形成的通过经向或纬向交织纱线，并且使纱线彼此填充或交织以形成任何织物组织(诸如平织、斜纹、缎纹、方平、缎纹、提花等)的织物。据信平织和斜纹织是商业中最常使用的组织，并且是许多实施方案中优选的。
所谓“针织”织物是指通常通过使用针将纱线圈互连而形成的织物通过大圆机或横机设备加工生产制成。具体形成的产品还分为纬编针织物和经编针织物的类型。在许多情况下，为制得针织织物，将纱线喂入到将纱线转变成织物的针织机中。如果需要，可向针织机中提供合股或未合股的多条经线或纱线；即使用常规技术，将一束纱线或一束合股纱线同时装入到针织机中并且针织成织物，或直接针织成衣着制品诸如手套。在一些实施方案中，希望通过将具有纤维紧密共混物的一种或多种短纤纱与一种或多种其他短纱或连续长丝纱线同时喂入，从而将功能性添加到针织织物中。可调节针织紧密度以满足任何具体的需要。已在例如单面针织物和毛圈针织物花纹中发现了防护服装性能的非常有效的组合。
所谓“无纺”织物指的是一种具有独立纤维或线结构的网，它们是层叠的，但不是以规整方式形成，所述规整的方式如针织或机织工艺。无纺织物可由多种方式制造，如熔喷工艺，纺粘工艺以及粘接梳理网工艺。
在一些实施方式中，所述织物上可以覆膜。优选的，所述膜为聚合物膜；更优选的，所述聚合物膜选自聚四氟乙烯(PTFE)膜、聚苯硫醚(PPS)膜。在一些优选的实施方式中，所述膜为纳米纤维层。所述纳米纤维层通过静电纺丝方法制备。
在一些实施方案中，纱线可用于制备用作高温下防化学腐蚀、高温腐蚀性液体或气体的过滤的的阻燃防护服装。
本发明的有益效果
现有的PPS纤维材料制成的织物,虽然其耐化学性优秀，但是耐热等级不超过180℃，耐热水解性较差。本发明所涉及的基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)具有250度的耐高温性，耐酸的化学性较好，耐碱化学性一般，耐热水解性很好，具有永久的阻燃性能，是较好的高温抗老化和化学惰性的材料。将基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)与聚苯硫醚(PPS)纤维(B)进行复配使用，可以发挥两种纤维的优点，改善PPS的耐高温性能和耐热水解性，同时PPS也改善了基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)的耐碱性，即其混合产品即具有良好的耐高温性能及耐热水解，有具有良好的耐酸碱性。
测试方法
高温热处理强度保持率：
根据GB 3923.1-1997纺织品断裂强力和断裂伸长的测定标准，将试样裁剪成50mm×300mm，名义加持长度为200mm。测定其断裂强力，记为N。将条样放入200℃烘箱，200小时后，按照上述标准测定其断裂强力记为Nt，强力保持率μ＝Nt/N×100％
高温酸处理强度保持率:
将上述条样浸泡在浓度为30％的H2SO4中，放入80℃的烘箱中，100h后，测定其断裂强力，记为Na1。在80℃，30％硫酸中300h，测定断裂强力记为Na2。
100h后的强度保持率＝Na1/N×100％
300h后的强度保持率＝Na2/N×100％
高温碱处理强度保持率：
将上述条样浸泡在浓度为10％的NaOH中，放入80℃的烘箱中，100h后，测定其断裂强力，记为Nb1。在80℃，10％的NaOH中300h，测定断裂强力记为Nb2。
100h后的强度保持率＝Nb1/N×100％
300h后的强度保持率＝Nb2/N×100％
实施例和比较例
本发明可有下列实施例示例，但不限于下列实施例。以下实施例和对比例的实验数据在表1中列出。
实施例1
基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维/PPS纤维50/50混合，纺纱支数16s/2，织物克重450gsm，平纹
1、纺纱：将50％基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维，50％PPS纤维放置在抓包区域经过A2001D抓包机送入A035喂棉机→FA106开松机→A092棉箱→喂棉机→FA231A梳棉机→FA302并条机→FA481粗纱机→FA506细纱机，制成工业防护服用纱线。
2、织造：制成的纱线经GS669型络筒机制成纱筒，送到GA747型剑杆织机上制成平纹织物。
实施例2
基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维/PPS纤维70/30混合，纺纱支数30s/2，织物克重250gsm，斜纹
1、纺纱：将70％基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维，30％PPS放置在抓包区域经过A2001D抓包机送入A035喂棉机→FA106开松机→A092棉箱→喂棉机→FA231A梳棉机→FA302并条机→FA481粗纱机→FA506细纱机，制成工业防护服用纱线。
2、织造：制成的纱线经GS669型络筒机制成纱筒，送到GA747型剑杆织机上制成斜纹织物。
实施例3
基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维/PPS纤维/碳素纤维65/30/5混合，纺纱支数40s/2，织物克重150gsm，平纹
1、纺纱：将65％基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维，30％PPS，5％碳素纤维放置在抓包区域经过A2001D抓包机送入A035喂棉机→FA106开松机→A092棉箱→喂棉机→FA231A梳棉机→FA302并条机→FA481粗纱机→FA506细纱机，制成工业防护服用纱线。
2、织造：制成的纱线经GS669型络筒机制成纱筒，送到GA747型剑杆织机上制成平纹织物。
实施例4
基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维/PPS纤维/碳素纤维60/38/2混合，纺纱支数16s/2，织物克重450gsm，平纹
1、纺纱：将60％基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维，38％PPS，2％碳素纤维放置在抓包区域经过A2001D抓包机送入A035喂棉机→FA106开松机→A092棉箱→喂棉机→FA231A梳棉机→FA302并条机→FA481粗纱机→FA506细纱机，制成工业防护服用纱线。
2、织造：制成的纱线经GS669型络筒机制成纱筒，送到GA747型剑杆织机上制成平纹织物。
对比例1
100％PPS纤维，纺纱支数40s/2，克重150gsm，平纹
1、纺纱：将100％PPS纤维放置在抓包区域经过A2001D抓包机送入A035喂棉机→FA106开松机→A092棉箱→喂棉机→FA231A梳棉机→FA302并条机→FA481粗纱机→FA506细纱机，制成工业防护服用纱线。
2、织造：制成的纱线经GS669型络筒机制成纱筒，送到GA747型剑杆织机上制成平纹织物。
对比例2
芳纶1313/PPS纤维，50/50,纺纱支数16s/2，克重450gsm，斜纹
1、纺纱：将50％芳纶1313，50％PPS纤维放置在抓包区域经过A2001D抓包机送入A035喂棉机→FA106开松机→A092棉箱→喂棉机→FA231A梳棉机→FA302并条机→FA481粗纱机→FA506细纱机，制成工业防护服用纱线。
2、织造：制成的纱线经GS669型络筒机制成纱筒，送到GA747型剑杆织机上制成斜纹织物。
对比例3
芳纶1313纤维/PPS纤维70/30混合，纺纱支数30s/2，织物克重250gsm，平纹
1、纺纱：将70％芳纶1313，30％PPS放置在抓包区域经过A2001D抓包机送入A035喂棉机→FA106开松机→A092棉箱→喂棉机→FA231A梳棉机→FA302并条机→FA481粗纱机→FA506细纱机，制成工业防护服用纱线。
2、织造：制成的纱线经GS669型络筒机制成纱筒，送到GA747型剑杆织机上制成平纹织物。
表1
Claims (32)
1.一种纱线，其包含一种基于芳香族聚酰胺和聚苯砜的共混纤维(A)、聚苯硫醚纤维(B)，和导电纤维；
所述一种基于芳香族聚酰胺和聚苯砜的共混纤维(A)中包含40-98wt％的芳香族聚酰胺，2-60wt％的聚苯砜，所述芳香族聚酰胺和聚苯砜是混合的；
所述基于芳香族聚酰胺和聚苯砜的共混纤维(A)在10％的NaOH溶液中85℃下浸泡5小时的强度保持率是70％以上；
所述基于芳香族聚酰胺和聚苯砜的共混纤维(A)具有280℃以上的玻璃化温度。
2.根据权利要求1所述的纱线，所述基于芳香族聚酰胺和聚苯砜的共混纤维(A)在10％的NaOH溶液中85℃下浸泡5小时的强度保持率是80％以上。
3.根据权利要求1所述的纱线，所述基于芳香族聚酰胺和聚苯砜的共混纤维(A)在10％的NaOH溶液中85℃下浸泡5小时的强度保持率是85％以上。
4.根据权利要求1所述的纱线，在所述纱线中，按重量计含有，基于芳香族聚酰胺和聚苯砜的共混纤维(A)70-30％，聚苯硫醚纤维(B)30-70％。
5.根据权利要求1所述的纱线，在所述纱线中，按重量计含有，基于芳香族聚酰胺和聚苯砜的共混纤维(A)60-40％，聚苯硫醚纤维(B)40-60％。
6.根据权利要求1所述的纱线，所述芳香族聚酰胺为对苯二甲酰对苯二胺、间苯二甲酰间苯二胺、聚砜酰胺、聚对苯甲酰胺。
7.根据权利要求1所述的纱线，所述基于芳香族聚酰胺和聚苯砜的共混纤维(A)具有2.5cN/dtex以上的强度。
8.根据权利要求1所述的纱线，所述基于芳香族聚酰胺和聚苯砜的共混纤维(A)具有2.5-3.5cN/dtex的强度。
9.根据权利要求1所述的纱线，所述基于芳香族聚酰胺和聚苯砜的共混纤维(A)具有2.8-3.2cN/dtex的强度。
10.根据权利要求1所述的纱线，所述基于芳香族聚酰胺和聚苯砜的共混纤维(A)具有300℃以上的玻璃化温度。
11.根据权利要求1所述的纱线，所述基于芳香族聚酰胺和聚苯砜的共混纤维(A)具有340℃以上的玻璃化温度。
12.根据权利要求1所述的纱线，所述基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维(A)具有350℃以上的玻璃化温度。
13.根据权利要求1所述的纱线，所述导电纤维在纱线中的含量为0.5-5％。
14.根据权利要求1所述的纱线，所述导电纤维在纱线中的含量为1-4％。
15.根据权利要求1所述的纱线，所述导电纤维在纱线中的含量为2-3％。
16.根据权利要求1所述的纱线，所述导电纤维选自金属纤维、碳纤维、碳纤维/尼龙复合纤维、碳纤维/涤纶复合纤维。
17.根据权利要求16所述的纱线，所述碳纤维/尼龙复合纤维、碳纤维/涤纶复合纤维为皮芯结构。
18.一种如权利要求1-17任一项所述纱线的制备方法，所述方法包括：
(i)形成纤维混合物，所述纤维混合物包含30-70重量份的基于芳香族聚酰胺和聚苯砜的共混纤维(A)和30-70重量份的聚苯硫醚纤维(B)，所述基于芳香族聚酰胺和聚苯砜的共混纤维(A)中包含40-98wt％的芳香族聚酰胺，2-60wt％的聚苯砜，所述芳香族聚酰胺和聚苯砜是混合的；所述纤维混合物中还含有导电纤维；(ii)将所述纤维混合物纺成纱线。
19.根据权利要求18所述的纱线的制备方法，所述纤维混合物包含60-40％重量份的基于芳香族聚酰胺和聚苯砜的共混纤维(A)和40-60％重量份的聚苯硫醚纤维(B)。
20.根据权利要求18-19任一项所述的纱线的制备方法，所述纤维混合物中含有导电纤维的含量按重量百分比计为纤维混合物的0.5-5％。
21.根据权利要求18-19任一项所述的纱线的制备方法，所述纤维混合物中含有导电纤维的含量按重量百分比计为纤维混合物的1-4％。
22.根据权利要求18-19任一项所述的纱线的制备方法，所述纤维混合物中含有导电纤维的含量按重量百分比计为纤维混合物的2-3％。
23.一种包含如权利要求1-17任一项所述纱线的织物。
24.根据权利要求23所述的织物，所述织物克重为100gsm-500gsm。
25.根据权利要求23所述的织物，所述织物克重为150gsm-450gsm。
26.根据权利要求23所述的织物，所述织物克重为250-350gsm。
27.根据权利要求23-26任一项所述的织物，所述织物上可以覆膜。
28.根据权利要求27所述的织物，所述膜为聚合物膜。
29.根据权利要求28所述的织物，所述聚合物膜选自聚四氟乙烯(PTFE)膜、聚苯硫醚(PPS)膜。
30.根据权利要求27所述的织物，所述膜为纳米纤维层。
31.根据权利要求30所述的织物，所述纳米纤维层通过静电纺丝方法制备。
32.如权利要求24-31任一项所述织物的用途，其用作高温下防化学腐蚀、高温腐蚀性液体或气体的过滤，或用作防护服装。
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Effective date of registration: 20220119 Address after: 257300 Guangrao Binhai New Area, Dongying City, Shandong Province Patentee after: AFCHINA CORPORATION Co.,Ltd. Address before: 200336 room 104, South Building, No. 1488, Hongqiao Road, Changning District, Shanghai Patentee before: SHANGHAI TANLON FIBER Co.,Ltd. |
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Effective date of registration: 20220616 Address after: 257000 No. 101, building 4, No. 299, Chizhou Road, Dongying Development Zone, Shandong Province Patentee after: Zhongfang new materials Co.,Ltd. Address before: 257300 Guangrao Binhai New Area, Dongying City, Shandong Province Patentee before: AFCHINA CORPORATION Co.,Ltd. |
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Denomination of invention: Yarn and fabric made from a blend fiber of aromatic polyamide and polyarylsulfone and polyphenylene sulfide fiber, and preparation method thereof Effective date of registration: 20230404 Granted publication date: 20171117 Pledgee: Dongying rural commercial bank Limited by Share Ltd. Dongcheng sub branch Pledgor: Zhongfang new materials Co.,Ltd. Registration number: Y2023980037316 |
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Granted publication date: 20171117 Pledgee: Dongying rural commercial bank Limited by Share Ltd. Dongcheng sub branch Pledgor: Zhongfang new materials Co.,Ltd. Registration number: Y2023980037316 |
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Denomination of invention: Yarn and fabric made from a blend fiber of aromatic polyamide and polyarylsulfone and polyphenylene sulfide fiber, and preparation method Granted publication date: 20171117 Pledgee: Dongying rural commercial bank Limited by Share Ltd. Dongcheng sub branch Pledgor: Zhongfang new materials Co.,Ltd. Registration number: Y2024980010791 |