CN105350108B - 一种聚[2,5‑二羟基‑1,4‑苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法 - Google Patents

一种聚[2,5‑二羟基‑1,4‑苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105350108B
CN105350108B CN201510949280.5A CN201510949280A CN105350108B CN 105350108 B CN105350108 B CN 105350108B CN 201510949280 A CN201510949280 A CN 201510949280A CN 105350108 B CN105350108 B CN 105350108B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
pipd
shock chamber
dihydroxy
poly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510949280.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105350108A (zh
Inventor
付兴伟
范新年
许伟
黄治川
冉茂强
胡娟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Bluestar Chengrand Research Institute of Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
China Bluestar Chengrand Research Institute of Chemical Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Bluestar Chengrand Research Institute of Chemical Industry Co Ltd filed Critical China Bluestar Chengrand Research Institute of Chemical Industry Co Ltd
Priority to CN201510949280.5A priority Critical patent/CN105350108B/zh
Publication of CN105350108A publication Critical patent/CN105350108A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105350108B publication Critical patent/CN105350108B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/74—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polycondensates of cyclic compounds, e.g. polyimides, polybenzimidazoles
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D10/00—Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
    • D01D10/02—Heat treatment
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D10/00—Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
    • D01D10/06—Washing or drying
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06L—DRY-CLEANING, WASHING OR BLEACHING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR MADE-UP FIBROUS GOODS; BLEACHING LEATHER OR FURS
    • D06L1/00—Dry-cleaning or washing fibres, filaments, threads, yarns, fabrics, feathers or made-up fibrous goods
    • D06L1/12—Dry-cleaning or washing fibres, filaments, threads, yarns, fabrics, feathers or made-up fibrous goods using aqueous solvents

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

本发明涉及一种聚[2,5‑二羟基‑1,4‑苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，属于高性能纤维制备技术领域。本发明将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5‑二羟基‑1,4‑苯撑吡啶并二咪唑]纤维。该方法能够稳定控制初生丝条拉伸比；同时，能够较快有效除去初生丝条中的大部分PPA；之后，能够将PIPD初生纤维中的水分缓慢除去，得到结构良好、高性能的PIPD纤维。

Description

一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备 方法
技术领域
本发明涉及一种纤维的制备方法，更具体地说，本发明涉及一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑] （PIPD）纤维的制备方法，属于高性能纤维制备技术领域。
背景技术
1998年，荷兰的阿克苏·诺贝尔研究所（Akzo Nobel）开发成功聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]（PIPD)纤维，并申请基本专利US5674969。PIPD纤维具有优异的力学性能：拉伸强度和拉伸模量分别为5GPa和330GPa，达到甚至部分超越有着“有机纤维之王”美誉的PBO纤维；压缩强度接近碳纤维，高达1.7GPa，为目前有机纤维之最；优异的界面性能使得其剪切模量约为6GPa。另外，PIPD纤维还具有优异的耐光老化性能，良好的耐冲击、耐热、阻燃和介电等性能。PIPD纤维是一种综合性能优越的高性能纤维。
PIPD纤维优异的综合性能使其自问世起就受到广泛关注。首先，美国具有军方背景的麦哲伦国际（Magellan Systems International）购买了PIPD的基本专利。随后，该公司成为杜邦（E. I. du Pont de Nemours andCompany）的子公司，并携手美国陆军士兵与生化中心（U.S. Army Soldier and Biological Chemical Command），凭借杜邦的纺丝优势和美国陆军士兵与生化中心的军事应用专长做进一步开发，并申请了一系列专利。
US 7,776,246 名称为“Process for the production of polyarenazole yarn”的发明专利公开了一种制备PIPD纤维的方法，具体步骤包括：1）挤出；2）集束；3）加热丝束至约120℃以上，保温约2min，使丝束中的PPA水解；4）洗涤；5）干燥；6）在约300℃下进行热处理（可选）；7）收卷。US 7,888,457 名称为“Process for removing phosphorus from afiber of yarn”的发明专利公开了两种除去PIPD纤维中PPA，降低纤维含磷量的方法。一种是直接将含有PIPD聚合物和PPA的丝条加热到约120℃以上，保温一段时间，使PPA充分水解；之后用100℃左右的液体将水解后的PPA从丝束中洗去。另一种是使丝条通过温度为100℃，pH值低于4.0的酸性介质（主要为一定质量分数的磷酸的水溶液），同时水解和洗去其中的PPA。US 7,906, 615名称为“Process for hydrolyzing polyphosphoric acid in aspun yarn”发明专利对US 7,888,457专利中水解和除去纤维中的PPA的方法进一步细化。而且，两个专利的实施例中都提到：在61m/min的速度下，用表面温度为201-220℃的热辊使丝束中的PPA水解时，丝束刚性变得很大，纤维之间发生粘连，在热辊表面可以观察到残留的纤维。US 8,263,221 名称为“High inherent viscosity polymers and fiberstherefrom”的发明专利对以上所有专利中提及的PIPD纤维的制备过程和纤维中PPA的水解和除去进行了更为详尽充分的披露。该专利关于PIPD纤维的制备过程主要集中在纤维中PPA的除去，具体步骤如下：1）用23℃左右质量分数为20%磷酸水溶液洗涤，除去纤维中的大部分磷酸；2）使用US 7,888,457中公开的方法使PPA水解；3）用碱液（主要为NaOH水溶液）洗涤中和纤维中的大部分PPA；4）去离子水洗涤过量的碱液；5）用酸液（主要为醋酸的水溶液）洗涤纤维表面的金属阳离子；6）去离子水洗涤过量的酸液。所使用的碱液、酸液、去离子水温度最好高于30℃。经过上述一系列的洗涤后，PIPD纤维中的含磷量可以降到2000ppm以下。然后，纤维在表面温度约80-130℃的干燥设备上初步干燥大约5s-5min，可以在干燥设备中提供N2或其他惰性气体氛围。再者，纤维通过通有N2的管式炉进行热处理，释放分子间内应力提高纤维强度；最后，收卷。US 8,419,989名称为“Process and apparatus for theproduction of yarn”的发明专利对PIPD纤维采用的传统的液晶纺丝方法进行了改进。在空气隙和牵伸装置之间增加了以下装置：一个下有丝束通过甬道的凝固浴槽，以及位于凝固浴槽下方的两个平行的有机玻璃板形成的狭缝。喷丝孔挤出的PIPD丝条经空气隙的拉伸后，立即在凝固浴槽中凝固去除大部分的PPA，经过下方的甬道出凝固浴，在通过下方的狭缝时，利用狭缝对丝束的摩擦产生向上的拉力，克服丝条自身和带有的凝固剂受重力作用对丝条产生的拉伸影响。
采用干喷湿纺工艺（即所谓的液晶纺丝法）制备PIPD纤维过程中，伴随着一系列不同种类和层级的结构转变：在PIPD/PPA的液晶溶液中，PIPD呈向列相；之后流经喷丝组件，经拉伸取向结晶，形成溶剂-晶体化合物；在洗涤过程中，纤维中的PPA被水分子萃取替代，含量逐渐减少，溶剂-晶体转变为水-晶体化合物；最终在干燥和热处理过程中纤维中的水分完全脱除，水-晶体转变为无水的PIPD晶体。PIPD/PPA的液晶溶液中，PPA对PIPD较强的质子化作用克服了PIPD分子之间较强的氢键作用，使PIPD具有良好的溶解性。正因此，在纺丝过程中的拉伸取向结晶才能顺利进行。洗涤过程是用水分子萃取替代PPA，将拉伸取向形成的溶剂-晶体化合物转变为水-晶体化合物。但是，水分子与PIPD之间的作用力明显弱于PIPD与PPA之间的作用力，导致丝条中的PPA分子难以除去。以上专利多采用通过加速PPA水解的方式，来辅助除去丝条中的PPA分子。另外，通过干燥和热处理是将纤维中的水分子逐渐脱除，水-晶体化合物转变为无水的PIPD晶体的过程。因此，丝束的拉伸、丝束中PPA的除去和湿纤维的干燥与热处理是纤维结构形成与转变过程，整个纺丝过程中较为关键的三个步骤。
以上关于制备PIPD纤维的专利主要是集中在PIPD纤维中PPA的除去，但是，未提及的是纤维中的PPA洗去过程较为缓慢，含有一定量PPA的丝条强度较低，非常脆弱，不耐摩擦。
US 8,419,989中增加的凝固浴槽和有机玻璃板狭缝，目的在于通过凝固浴来快速凝固丝条，同时利用狭缝产生的摩擦力克服重力对丝条产生的拉伸影响。但是，较大的摩擦力会对纤维造成损伤，甚至导致纤维断裂。以上提及的控制纤维拉伸比的方法存在较多不便。
再者，以上专利提及的去除纤维中PPA的方法未考虑到的是：在高达120℃的温度下，PPA水解会对纤维性能产生不利影响。PIPD的聚合是以PPA和P2O5体系为溶剂的，水解过程本身就会放出大量的热。通过高温加热促进PPA水解，势必会在纤维内部造成局部过热点，致使纤维发生粘连，导致纤维发生部分酸降解，对纤维的结构与性能产生不利影响。对初生纤维的干燥和热处理过程，以上专利也未有充分的披露。
另外，国家知识产权局公开了以下几件关于PIPD纤维的专利申请文件：CN104862826A（一种PIPD/PBO混纺纤维的制备方法）、CN103224625A（聚(2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑)的制备方法）、CN103601886A（一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑] 聚合物的制备方法）、CN101418073（聚(2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑)的制备方法）。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中PIPD纤维制备方法中初生丝条拉伸比控制不稳定，PPA不能快速有效除去以及纤维的结构和性能受到影响的问题，提供一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，该方法能够稳定控制初生丝条拉伸比；同时，能够较快有效除去初生丝条中的大部分PPA；之后，能够将PIPD初生纤维中的水分缓慢除去，得到结构良好、高性能的PIPD纤维。
为了实现上述发明目的，其具体的技术方案如下：
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
上述基本技术方案中，PIPD/PPA液晶溶液的制备方法已在背景技术中的文件中公开，这里不再赘述。
在上述基本技术方案中，多个特定的工艺步骤设置，具体方法和参数采用本领域常规设计就能够解决本发明所要解决的技术问题：空气隙拉伸和骤冷室冷却能够稳定控制初生丝条拉伸比，磷酸水溶液凝固能够较快除去初生丝条中的大部分PPA，之后的洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷步骤的设置能够将初生纤维中的水分缓慢出去，得到结构良好、高性能的PIPD纤维。
在上述基本技术方案的基础上，每个步骤具体优选的方案如下：
本发明中，所述的空气隙拉伸为：将PIPD/PPA液晶溶液经计量泵计量后，送入纺丝组件，从喷丝板挤出后，初生丝条在温度为180-200℃的空气隙中拉伸取向。
空气隙(或称作空气浴)是一种用在干喷湿纺（或称作液晶纺丝）法中的装置，主要位于喷丝板下方，其中不一定通有空气，在该区域丝条发生拉伸取向。
空气隙的温度为180-200℃，提供了一定的温度补偿，更有利于丝条在该区域的拉伸取向。这是因为PIPD的纺丝原液的温度敏感性较高，在纺丝原液的温度从180℃降至120℃的过程中，其动力学粘度急剧增加，增长幅度甚至在2个数量级，达到105Pa·s。本发明中使用的空气隙能够有效的减缓丝条的冷却，使丝条能更有效的拉伸取向。
本发明中，所述的骤冷室冷却为：在空气隙下设置有骤冷室，经过拉伸取向的初生丝条进入骤冷室冷却；所述骤冷室中通有温度为40-90℃的气体。
上述骤冷室中的通气量为10-50L/min。
上述气体为氮气、空气、氦气或者二氧化碳，优选的为空气。
骤冷室的作用是使丝条在经过空气隙后，进入凝固浴接触时，能降低到一定的温度。如前所述，丝条在进入凝固浴时的温度过高会导致其中的PPA迅速水解，PPA水解是放热反应，会在纤维内部造成局部过热点，致使纤维发生粘连，导致纤维发生部分酸降解，对纤维的结构与性能产生不利影响。通过不与丝条发生反应的惰性气体的冷却作用，使丝条在进入凝固浴时的温度在50℃以下。优选使用空气是考虑到经济性。
上述骤冷室，当纺速在40-60m/min时，骤冷室的长度不低于30cm；当纺速为60-80m/min时，骤冷室的长度不低于40cm；当纺速为80-120m/min时，骤冷室的长度不低于50cm。
本发明中，所述的磷酸水溶液凝固浴为：初生丝条经过骤冷室的冷却后，进入凝固浴，所述凝固浴使用温度为30-55℃，质量分数为15-35%的磷酸水溶液作为凝固浴。
上述凝固浴优选的是温度为45-55℃，质量分数为20-25%的磷酸水溶液。
凝固浴的种类、凝固浴的温度和凝固时间对于凝固浴的凝固效果有着重要影响。本发明中的凝固浴的种类主要是涉及磷酸的质量浓度。凝固浴的凝固效果对于PIPD纤维结构有着一定的影响。在此优选的凝固条件下，非常有利于纤维中的PPA在后面工序中的洗涤效果。在此凝固条件下，得到的丝条的结构较为特殊，在赋予纤维一定初始强度的同时，又不至于形成过于致密的皮层（致密的皮层对纤维中的磷酸和凝固剂分子的双扩散不利），更加有利于后续对纤维的洗涤。
本发明中，所述的洗涤为：依次采用30-35℃的去离子水、pH=10-12的NaOH水溶液、30-35℃的去离子水、pH=4-6的醋酸水溶液和30-35℃的去离子水对经过凝固浴的初生丝条进行洗涤。
此时，得到的初生丝条含有大量的水分，采用多级逐步干燥的方式，除去水分，降低初生丝条的含水率。
本发明中，所述的多级逐步干燥为：将经过洗涤的初生丝条在80-200℃的温度下进行多级逐步干燥。
可以采用多种干燥方式中的一种或多种进行干燥，如辐射热、热空气、热辊筒等。
上述干燥温度为80-200℃下的多级逐步干燥方式，分三级设置为80-120℃、130-150℃和160-200℃进行干燥；也可以增加级数，同时缩短温度区间。
上述干燥时间为10s-3min，干燥后的PIPD纤维含水率为0-15%，较优选的为0-5%。
纤维中的水分越少，PIPD大分子之间的氢键发展的就越充分，纤维的结构也越致密，纤维的力学性能越好。上述干燥时间的设定主要是为了能够充分干燥纤维，纤维的含水率降至0-5%以下后，在相对湿度较大的环境中，纤维由于自身结构的致密，其回潮率不会太高，有利于纤维力学性能的保持。
本发明中，所述的热处理为：多级逐步干燥后的初生丝条在400-500℃温度下进行热处理。
本发明带来的有益技术效果：
1、本发明解决了现有技术中PIPD纤维制备方法中初生丝条拉伸比控制不稳定，PPA不能快速有效除去以及纤维的结构和性能受到影响的问题。本发明的制备方法能够稳定控制初生丝条拉伸比；同时，能够较快有效除去初生丝条中的大部分PPA；之后，能够将PIPD初生纤维中的水分缓慢除去，得到结构良好、高性能的PIPD纤维。本发明通过在喷丝板下增加了温度为180-200℃的空气隙，使丝条在此区域进行充分的拉伸取向；同时在空气隙下设置了骤冷室，将拉伸后的丝条温度迅速冷却到50℃以下。冷却后的丝条，再用一定温度和浓度的磷酸水溶液洗涤，除去丝条中的大部分磷酸。这种方法能够很好的控制纤维的拉伸比：180-200℃的气隙使丝条顺利的拉伸；骤冷室对丝条进行快速冷却，阻止丝条的进一步拉伸；紧接着的凝固浴洗去大部分磷酸，赋予丝条一定强度，进一步防止了丝条在后续工序中的拉伸。
2、本发明采用的洗涤方式能够有效的降低纤维中的磷含量。发明中使用的骤冷室将丝条冷却至50℃以下，再使用30-55℃、浓度质量分数15-35%的磷酸水溶液洗涤纤维，对纤维的结构有着一定的影响，能够使纤维中的磷酸在后续的洗涤工序中更充分的洗去。在经过一系列的洗涤过程后，最终，得到的PIPD纤维中的磷含量能降至1500ppm以下。
3、本发明优选的，当纺速在40-60m/min时，骤冷室的长度不低于30cm；当纺速为60-80m/min时，骤冷室的长度不低于40cm；当纺速为80-120m/min时，骤冷室的长度不低于50cm；以实际纺速调节。纺速与骤冷室长度关系的限定能够实现骤冷室对丝条的充分冷却，使丝条进入凝固浴时的温度在50℃以下。
4、本发明采用的多级逐步干燥方式能够提高PIPD纤维的力学性能。PIPD分子结构中存在大量的羟基和氨基，所以初生纤维中PIPD大分子与水分子形成氢键而含有大量的水。干燥过程过快，水分子快速脱除，PIPD分子之间不能迅速发展生成氢键，造成结构缺陷，甚至在生产中造成纤维干燥后发生并丝粘连现象。本发明采用的多级逐步干燥方式使水分子缓慢脱除，给予PIPD分子发展氢键填补空缺所需的时间，使纤维结构更趋完善。水分子初步脱除，PIPD分子之间形成部分氢键后，水分子逐渐在较为细长的类毛细管中存在，需要在后面更高的温度下脱除。多级逐步干燥方式，逐渐提升干燥温度，使得水分子能够更好的除去，PIPD分子之间氢键更好的发展形成。
5、本发明优选的，干燥温度为80-200℃下的多级逐步干燥方式，分三级设置为80-120℃、130-150℃和160-200℃；也可以增加级数，同时缩短温度区间。PIPD特殊的分子结构使得PIPD初生纤维中的水分子和聚合物大分子之间产生氢键作用，主要存在于聚合物分子链之间。在PIPD初生纤维的干燥过程中，大量的水分子去除，纤维的截面收缩，PIPD大分子之间形成氢键作用，同时，在一定张力作用下有利于PIPD大分子的进一步取向。整个干燥过程对PIPD纤维的结构与性能有着至关重要的影响。上述优选的分级干燥级数和各级数温度能够逐渐缓慢除去初生纤维中的水分，使PIPD大分子之间氢键充分发展，对于完善纤维结构具有重要作用。既能避免PIPD大分子间的氢键来不及充分发展，纤维截面收缩过程中，形成缺陷，又能保证纤维中的水分子能有效的去除，PIPD大分子之间的氢键的形成充分，纤维的结构完善，性能佳。
6、本发明采用多级逐步干燥将初生纤维中含水率降至一定水平后，还可以进一步通过热处理提升纤维的力学性能。初生纤维中水分子除去的过程也是从水-晶体结构转变为无水PIPD晶体的过程。在大量水分子脱除的过程中，纤维内部会产生局部内应力。干燥后通过在高温下的热处理可以消除纤维内应力，减少纤维缺陷。同时，在高温下借助一定的张力作用纤维进一步拉伸取向，结晶更为完善，结构更为致密，性能进一步提升，提高纤维的拉伸强度和弹性模量。经过本发明的热处理过程得到PIPD纤维的拉伸强度可达4-5GPa，弹性模量可达230-350GPa。
具体实施方式
实施例1
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
实施例2
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的空气隙拉伸为：将PIPD/PPA液晶溶液经计量泵计量后，送入纺丝组件，从喷丝板挤出后，初生丝条在温度为180℃的空气隙中拉伸取向。
实施例3
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的空气隙拉伸为：将PIPD/PPA液晶溶液经计量泵计量后，送入纺丝组件，从喷丝板挤出后，初生丝条在温度为200℃的空气隙中拉伸取向。
实施例4
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的空气隙拉伸为：将PIPD/PPA液晶溶液经计量泵计量后，送入纺丝组件，从喷丝板挤出后，初生丝条在温度为190℃的空气隙中拉伸取向。
实施例5
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的空气隙拉伸为：将PIPD/PPA液晶溶液经计量泵计量后，送入纺丝组件，从喷丝板挤出后，初生丝条在温度为185℃的空气隙中拉伸取向。
实施例6
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的骤冷室冷却为：在空气隙下设置有骤冷室，经过拉伸取向的初生丝条进入骤冷室冷却；所述骤冷室中通有温度为40℃的气体。所述的骤冷室中的通气量为10L/min。所述的骤冷室，当纺速在40m/min时，骤冷室的长度为30cm；当纺速为60m/min时，骤冷室的长度为40cm；当纺速为80m/min时，骤冷室的长度为50cm。
实施例7
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的骤冷室冷却为：在空气隙下设置有骤冷室，经过拉伸取向的初生丝条进入骤冷室冷却；所述骤冷室中通有温度为90℃的气体。所述的骤冷室中的通气量为50L/min。所述的骤冷室，当纺速在60m/min时，骤冷室的长度为50cm；当纺速为80m/min时，骤冷室的长度为60cm；当纺速为120m/min时，骤冷室的长度为70cm。
实施例8
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的骤冷室冷却为：在空气隙下设置有骤冷室，经过拉伸取向的初生丝条进入骤冷室冷却；所述骤冷室中通有温度为65℃的气体。所述的骤冷室中的通气量为30L/min。所述的骤冷室，当纺速在50m/min时，骤冷室的长度为40cm；当纺速为70m/min时，骤冷室的长度为50cm；当纺速为100m/min时，骤冷室的长度为60cm。
实施例9
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的骤冷室冷却为：在空气隙下设置有骤冷室，经过拉伸取向的初生丝条进入骤冷室冷却；所述骤冷室中通有温度为50℃的气体。所述的骤冷室中的通气量为35L/min。所述的骤冷室，当纺速在55m/min时，骤冷室的长度为35cm；当纺速为65m/min时，骤冷室的长度为57cm；当纺速为110m/min时，骤冷室的长度为69cm。
实施例10
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
初生丝条经过骤冷室的冷却后，进入凝固浴，所述凝固浴使用温度为30℃，质量分数为15%的磷酸水溶液作为凝固浴。
实施例11
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
初生丝条经过骤冷室的冷却后，进入凝固浴，所述凝固浴使用温度为55℃，质量分数为35%的磷酸水溶液作为凝固浴。
实施例12
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
初生丝条经过骤冷室的冷却后，进入凝固浴，所述凝固浴使用温度为42.5℃，质量分数为25%的磷酸水溶液作为凝固浴。
实施例13
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
初生丝条经过骤冷室的冷却后，进入凝固浴，所述凝固浴使用温度为52℃，质量分数为21%的磷酸水溶液作为凝固浴。
实施例14
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的洗涤为：依次采用30℃的去离子水、pH=10的NaOH水溶液、30℃的去离子水、pH=4的醋酸水溶液和30℃的去离子水对经过凝固浴的初生丝条进行洗涤。
实施例15
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的洗涤为：依次采用35℃的去离子水、pH=12的NaOH水溶液、35℃的去离子水、pH=6的醋酸水溶液和35℃的去离子水对经过凝固浴的初生丝条进行洗涤。
实施例16
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的洗涤为：依次采用32.5℃的去离子水、pH=11的NaOH水溶液、32.5℃的去离子水、pH=5的醋酸水溶液和32.5℃的去离子水对经过凝固浴的初生丝条进行洗涤。
实施例17
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的洗涤为：依次采用31℃的去离子水、pH=10.5的NaOH水溶液、33℃的去离子水、pH=5.5的醋酸水溶液和34℃的去离子水对经过凝固浴的初生丝条进行洗涤。
实施例18
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的多级逐步干燥为：分三级设置为80℃、130℃和160℃进行干燥。所述的多级逐步干燥的干燥时间为10s，干燥后的PIPD纤维含水率为0%。
实施例19
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的多级逐步干燥为：分三级设置为120℃、150℃和200℃进行干燥。所述的多级逐步干燥的干燥时间为3min，干燥后的PIPD纤维含水率为15%。
实施例20
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的多级逐步干燥为：分三级设置为100℃、140℃和180℃进行干燥。所述的多级逐步干燥的干燥时间为95s，干燥后的PIPD纤维含水率为7.5%。
实施例21
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的多级逐步干燥为：分三级设置为80℃、135℃和200℃进行干燥。所述的多级逐步干燥的干燥时间为1min，干燥后的PIPD纤维含水率为2%。
实施例22
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的热处理为：多级逐步干燥后的初生丝条在400℃温度下进行热处理。
实施例23
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的热处理为：多级逐步干燥后的初生丝条在500℃温度下进行热处理。
实施例24
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的热处理为：多级逐步干燥后的初生丝条在450℃温度下进行热处理。
实施例25
一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维。
所述的热处理为：多级逐步干燥后的初生丝条在410℃温度下进行热处理。

Claims (6)

1.一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将PIPD/PPA液晶溶液通过空气隙拉伸、骤冷室冷却、磷酸水溶液凝固、洗涤、多级逐步干燥、热处理和收卷过程，得到聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维；
所述的空气隙拉伸为：将PIPD/PPA液晶溶液经计量泵计量后，送入纺丝组件，从喷丝板挤出后，初生丝条在温度为180-200℃的空气隙中拉伸取向；
所述的骤冷室冷却为：在空气隙下设置有骤冷室，经过拉伸取向的初生丝条进入骤冷室冷却；所述骤冷室中通有温度为40-90℃的气体；所述的骤冷室中的通气量为10-50L/min；所述的骤冷室，当纺速在40-60m/min时，骤冷室的长度不低于30cm；当纺速为60-80m/min时，骤冷室的长度不低于40cm；当纺速为80-120m/min时，骤冷室的长度不低于50cm。
2.根据权利要求1所述的一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，其特征在于：所述的磷酸水溶液凝固浴为：初生丝条经过骤冷室的冷却后，进入凝固浴，所述凝固浴使用温度为30-55℃，质量分数为15-35%的磷酸水溶液作为凝固浴。
3.根据权利要求1所述的一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，其特征在于：所述的洗涤为：依次采用30-35℃的去离子水、pH=10-12的NaOH水溶液、30-35℃的去离子水、pH=4-6的醋酸水溶液和30-35℃的去离子水对经过凝固浴的初生丝条进行洗涤。
4.根据权利要求1所述的一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，其特征在于：所述的多级逐步干燥为：分三级设置为80-120℃、130-150℃和160-200℃进行干燥。
5.根据权利要求1或4所述的一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，其特征在于：所述的多级逐步干燥的干燥时间为10s-3min，干燥后的PIPD纤维含水率为0-15%。
6.根据权利要求1所述的一种聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法，其特征在于：所述的热处理为：多级逐步干燥后的初生丝条在400-500℃温度下进行热处理。
CN201510949280.5A 2015-12-18 2015-12-18 一种聚[2,5‑二羟基‑1,4‑苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法 Active CN105350108B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510949280.5A CN105350108B (zh) 2015-12-18 2015-12-18 一种聚[2,5‑二羟基‑1,4‑苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510949280.5A CN105350108B (zh) 2015-12-18 2015-12-18 一种聚[2,5‑二羟基‑1,4‑苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105350108A CN105350108A (zh) 2016-02-24
CN105350108B true CN105350108B (zh) 2017-10-31

Family

ID=55326164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510949280.5A Active CN105350108B (zh) 2015-12-18 2015-12-18 一种聚[2,5‑二羟基‑1,4‑苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105350108B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106310616A (zh) * 2016-09-09 2017-01-11 成都九十度工业产品设计有限公司 一种羽毛球拍
CN111621859A (zh) * 2019-02-27 2020-09-04 中蓝晨光化工有限公司 一种聚苯并唑短纤维的制备方法
CN111004519B (zh) * 2019-12-20 2021-08-03 江门市德众泰工程塑胶科技有限公司 一种低介电液晶聚酯组合物及制备方法
CN116284891A (zh) * 2023-03-23 2023-06-23 沈阳化工大学 一种耐高温低介电复合材料的制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006105228A1 (en) * 2005-03-28 2006-10-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company High inherent viscosity polymers and fibers therefrom
EP2489765B1 (en) * 2006-10-31 2013-10-02 E. I. du Pont de Nemours and Company Apparatus for the production of yarn
CN104862826B (zh) * 2015-05-28 2017-01-25 中蓝晨光化工研究设计院有限公司 一种pipd/pbo混纺纤维的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105350108A (zh) 2016-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105350108B (zh) 一种聚[2,5‑二羟基‑1,4‑苯撑吡啶并二咪唑]纤维的制备方法
CN102146595B (zh) 一种干湿法制备聚丙烯腈碳纤维原丝的方法
CN101492837B (zh) 一种高聚合度细菌纤维素纤维的制备方法
CN106555240B (zh) 一种高性能聚乙烯纤维的制备方法及纤维
CN101942705B (zh) 一种再生细菌纤维素纤维的制备方法
CN102011201B (zh) 一种聚甲醛纤维的熔融纺丝方法
CN1536107A (zh) 聚丙烯腈碳原丝的制备方法
CN104264264A (zh) 一种高取向度的聚丙烯腈纤维的制备方法
JPH10110329A (ja) ポリベンザゾール繊維およびその製造方法
CN110359114B (zh) 一种聚丙烯腈纤维、聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法
JP2011508103A5 (zh)
JP2011508102A5 (zh)
CN102758272B (zh) 一种聚丙烯腈基碳纤维的高效制备方法
CN102995210A (zh) 一种芳纶长丝后处理装置及方法
CN105040128B (zh) 一种pbo纤维的热处理改性方法
CN105525373A (zh) 上油和干燥的装置和消除油剂粘辊的方法及应用
CN114808451B (zh) 一种高模量芳纶1414纤维的制备方法
CN106958047B (zh) 一种热酰亚胺化制备聚酰亚胺纤维的方法
CN116334777B (zh) 一种水浴牵伸装置及pan基碳纤维原丝的生产系统
CN116334778B (zh) 一种高性能pan基碳纤维原丝的制备方法
JPH1060735A (ja) ポリベンザゾール繊維の製造方法
CN105780176B (zh) 透明纤维的制造方法
JPH0849156A (ja) ポリベンザゾール繊維不織布の製造方法
KR101429381B1 (ko) 탄소섬유 전구체의 제조방법
KR100595598B1 (ko) 고강력 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 섬유 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant