CN105780158A - 高模量对位芳纶纤维的制备方法 - Google Patents

高模量对位芳纶纤维的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105780158A
CN105780158A CN201610206262.2A CN201610206262A CN105780158A CN 105780158 A CN105780158 A CN 105780158A CN 201610206262 A CN201610206262 A CN 201610206262A CN 105780158 A CN105780158 A CN 105780158A
Authority
CN
China
Prior art keywords
roller
thermal finalization
stretch
hot
modulus
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.)
Pending
Application number
CN201610206262.2A
Other languages
English (en)
Inventor
李溶镇
陈建云
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.)
Jiangsu Hengtong Printing And Dyeing Group Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu Hengtong Printing And Dyeing Group 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 Jiangsu Hengtong Printing And Dyeing Group Co Ltd filed Critical Jiangsu Hengtong Printing And Dyeing Group Co Ltd
Priority to CN201610206262.2A priority Critical patent/CN105780158A/zh
Publication of CN105780158A publication Critical patent/CN105780158A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/06—Wet spinning methods
    • 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
    • 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
    • D01D11/00—Other features of manufacture
    • 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
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/12—Stretch-spinning methods
    • D01D5/16—Stretch-spinning methods using rollers, or like mechanical devices, e.g. snubbing pins
    • 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
    • D01F6/60—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyamides

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)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)

Abstract

一种高模量对位芳纶纤维的制备方法，属于人造纤维技术领域。步骤：将聚对苯二甲酰对苯二胺树脂溶解在浓硫酸中在加温下经搅拌形成纺丝溶液，再将纺丝溶液以干喷湿纺的方法由纺丝箱的喷丝板喷出，经空气层进入凝固浴形成纤维丝束，然后依次经洗涤以及中和；将得到的湿纤维丝束在张力作用下经过预干燥装置以梯度升温的方式干燥去除湿纤维丝束表面的水分；在预干燥纤维丝束行出预干燥装置的同时对预干燥纤维丝束上油；将待热拉伸纤维丝束进行热拉伸；将待热定型纤维丝束进行热定型，出热定型辊后再次上油，冷却，得到成品。避免因张力过大导致毛丝过多的情况发生；避免毛丝的产生；获得的纤维具有高强度和高模量。

Description

高模量对位芳纶纤维的制备方法
技术领域
本发明属于人造纤维技术领域，具体涉及一种高模量对位芳纶纤维的制备方法。
背景技术
对位芳纶纤维的化学名称为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(PPTA纤维)，是将聚对苯二甲酰对苯二胺聚合体粉末溶解在浓硫酸中形成各向异性的并且具有液晶行为的纺丝溶液，采用干喷湿纺的纺丝方法经喷丝头喷出后，在特殊的凝固装置中以稀硫酸为凝固浴凝固成型为纤维丝束，再经洗涤、中和、烘干、拉伸或定型，然后上油卷绕形成成品纤维，该纤维属于高强度、高模量耐高温型纤维。如美国专利US3767756和世界专利WO9634732都叙述了该类纤维的制备方法。
纤维的模量一般是通过纤维在1％伸长时的拉力计算，反映的是纤维在受力情况下的形变情况。高模量的纤维意味着在受到相同拉力时纤维的伸长很小，鉴于高模量的纤维在复合材料方面有着广泛的应用前景，因而提高对位芳纶纤维模量不仅是业界关注而且始终是业界追求的方向。
美国专利US4985193叙述了一种制备对位芳纶长丝的方法，所述纤维经过洗涤后，对洗涤过的纤维在低于50℃的温度下并且在40～95％的纤维断裂负荷范围内施加作用时间大于5秒钟的第一次恒定张力，在第二次恒定张力即在第一次恒定张力的10～100％的张力下，以及高于第一次恒定张力时的温度而低于350℃温度下烘干该纤维，直至纤维具有约2～10％的含湿量。所述纤维在洗涤后第一次施加的恒定张力为至少8g/d，而在烘干过程中施加的第二次恒定张力为至少3g/d。所述纤维经过以上方法处理以后可以得到高强度和高模量的对位芳纶纤维。从所述实施例中了解到经过该方法处理后纤维模量在815～1160g/d。
美国专利US5023035叙述了一种未干燥的长丝循环强力拉伸方法，所述的方法主要是针对提高对位芳纶的强度和模量，所述的纤维至少经过三次循环张力拉伸。其中第一次张力是对未干燥的纤维在未干燥纤维的断裂负荷的10～80％的张力下进行拉伸，然后将第一张力松弛到0～25％。第二次张力拉伸是在未干燥过的纤维的断裂负荷的10～80％，然后再将张力松弛到0～25％。所述纤维至少经过上述两次循环拉伸，然后在低于300℃的温度下干燥纤维直至纤维含湿量约为4～12％。所述纤维在干燥期间的张力为上述第一次张力拉伸时张力值的10～100％。该专利所述的方法主要是针对对位芳纶模量的改善。根据该专利实施例所述，其所述对位芳纶经过上述方法循环张力拉伸以后纤维模量在629～862g/d。
中国专利CN102251306B推荐有“一种高模量聚苯二甲酰对苯二胺纤维及其制备方法”，所述对位芳纶纤维可以通过两种热处理，即干燥过程中的线上热处理方式和干燥后的线外热处理方式。所述干燥过程中线上热处理过程为：将经过洗涤、中和后的湿纱用鼓式干燥机在120～140℃下烘干，同时在干燥后段过程中，加温至200～400℃，增加纱线张力至1～10g/d，停留1～60S，此时干纱模量增至600～800g/d，然后用2-8热筒进行热处理，加热至400～500℃，使干纱模量增至800～1000g/d(具体参见该专利说明书第0027段)；该专利所述的线外热处理方式为用长管式电热器，将干纱在1～10g/d张力下，通过热管加热至400～525℃，停留1～60S，使干纱模量达到800～1000g/d(参见该专利的说明书第0028段)。
中国专利CN101775680A提供有“通过热定型提高聚对苯二甲酰对苯二胺纤维强度的方法”，使处理后对位芳纶的强度和模量有大幅度提高，具体是：对位芳纶首先经过挤压脱水将纤维中水分的重量百分比控制在40～60％，然后将所述纤维利用干燥辊进行干燥、拉伸牵引，并使纤维丝束在受到拉伸牵引的状态下穿过干燥箱，所述纤维丝束穿过干燥箱的时间为20～40S，干燥箱温度为200～300℃，干燥辊的温度为150～300℃，牵引张力为1500cN～2500cN。根据该专利所述实施例中体现，所述对位芳纶经过上述处理后纤维模量在96～107GPa(该专利的说明书第0016段)。
如上面提及的美国专利US3767756所述，对位芳纶是将聚对苯二甲酰对苯二胺聚合体溶解在浓度为98～100.2％的浓硫酸中形成浓度为至少30g/100ml硫酸的液晶溶液，然后经过脱泡、过滤经过干喷湿纺形成纤维丝束，此时纤维丝束含有大量的硫酸，需经过进一步的洗涤和中和后形成不含酸的湿纤维丝束。
如业界所知，通常情况下，对位芳纶纺丝速度在200～1000m/min范围内，辊筒线速度非常高，纤维与辊筒表面存在摩擦力，特别是对位芳纶湿纤维在干燥过程中，由于水分存在摩擦力相对较小。但是随着干燥的进行，纤维表面水分挥发，纤维变干，纤维与辊筒之间摩擦力增大，此为产生毛丝的一个重要因素。另外在湿纤维干燥过程中为了让高分子进一步取向以提高强度和模量，必然要对纤维施加一定的张力，而纤维在较大的张力下特别是纤维丝束里面单根纤维纤度仅有1～2旦的情况下，极易产生毛丝。此外，对位芳纶的原料聚对苯二甲酰对苯二胺属于刚性高分子，溶解在硫酸里面形成各向异性的液晶溶液，纺丝后形成的纤维中大分子趋于平行排列，取向度以及结晶度非常高，因而纤维强度和模量都是比较高的。但同时由于这样的结构决定了该纤维容易产生原纤化，纤维在受到摩擦和较大的张力下，其表面容易起毛形成毛丝，导致产品质量下降甚至无法正常绕丝。
由上述说明可知，如何在湿纤维丝束干燥后的热拉伸和热定型中从张力与温度两者之间找到合理的平衡点而藉以避免产生毛丝，以及如何在控制纤维原纤化即控制产生毛丝的同时获得高强度和高模量的对位芳纶纤维成了业界关注并且期望解决的技术问题，但是在并非限于上面例举的公开的专利文献以及非专利文献中均未见诸有可借鉴的技术启示。为此本申请人作了持久而有益的探索与非有限次数的试验，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明的任务在于提供一种有助于控制湿纤维在预干燥步骤中的含水率并且控制纤维在热拉伸和热定型步骤中的升温曲线而藉以避免产生毛丝、有利于显著减小纤维在热拉伸和热定型过程中与辊筒表面的摩擦力而藉以进一步避免纤维表面产生毛丝、有益于防止纤维原纤化并且同时保障获得的纤维具有高强度和高模量而藉以满足严苛产品的使用要求的高模量对位芳纶纤维的制备方法。
本发明的任务是这样来完成的，一种高模量对位芳纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
A)制备湿纤维，先将比对数粘度在5～7dl/g的聚对苯二甲酰对苯二胺树脂溶解在质量％比浓度为99.5-100.1％的浓硫酸中在加温下经搅拌形成质量％比浓度为19.6-20.5％的纺丝溶液，再将纺丝溶液以干喷湿纺的方法由纺丝箱的纺丝组件的喷丝板喷出，经空气层进入凝固浴形成纤维丝束，然后依次经洗涤以及中和，得到湿纤维丝束；
B)预干燥，将由步骤A)得到的湿纤维丝束在张力作用下经过预干燥装置以梯度升温的方式干燥去除湿纤维丝束表面的水分，得到湿纤维丝束；
C)上油，在步骤B)所述的预干燥纤维丝束行出所述的预干燥装置的同时由上油辊或上油嘴对预干燥纤维丝束上油，并且控制上油率，得到待热拉伸纤维丝束；
D)热拉伸，将由步骤C)得到的待热拉伸纤维丝束引入热拉伸装置的热拉伸辊进行热拉伸，并且控制热拉伸的工艺参数，得到待热定型纤维丝束；
E)热定型，将由步骤D)得到的待热定型纤维丝束引入热定型机的热定型辊进行热定型，并且控制热定型的工艺参数，出热定型辊后按步骤B)所述的上油方式再次上油，再次上油后经冷却辊冷却，行出冷却辊后卷绕，得到高模量对位芳纶纤维。
在本发明的一个具体的实施例中，步骤A)中所述的加温的温度为78-85℃，所述搅拌为强烈搅拌；所术空气层的宽度为4-12㎜；所述纺丝箱的纺丝速度为400-700m/min。
在本发明的另一个具体的实施例中，步骤B)中所述的张力为5-8g/d，所述的预干燥装置以梯度升温方式干燥是指预干燥装置包括六个辊筒，六个辊筒中的前两个辊筒的温度为75-85℃，六个辊筒中的中间的两个辊筒的温度为95-105℃，六个辊筒中的后两个辊筒的温度为115-125℃，所述的湿纤维丝束自所述六个辊筒中的前两个辊筒进入并在途经六个辊筒中的中间的两个辊筒后从六个辊筒中的后两个辊筒行出；所述的湿纤维丝束的含水率为干纤维重量的80～100％；
在本发明的又一个具体的实施例中，步骤B)中所述的湿纤维丝束途经所述预干燥辊的时间为3-5S。
在本发明的再一个具体的实施例中，步骤C)中所述的控制上油率是将上油率控制为所述预干燥纤维重量的0.3-0.5％，所述的油为质量％比浓度为12-20％的乳液。
在本发明的还有一个具体的实施例中，步骤D)中所述的热拉伸辊为热拉伸对辊，所述的控制热拉伸的工艺参数为：待热拉伸纤维丝束在所述热拉伸对辊上复绕5-12圈，热拉伸对辊的温度为150-180℃，待热拉伸纤维丝束的张力控制为1-3g/d，待热拉伸纤维丝束在热拉伸对辊上的停留时间为3-5S。
在本发明的更而一个具体的实施例中，步骤E)中所述的热定型辊为热定型对辊，所述的控制热定型的工艺参数为：待热定型纤维丝束在所述热定型对辊上复绕5-12圈，热定型对辊的温度为300-350℃，待热定型纤维丝束的张力控制为1-3g/d，待热拉伸纤维丝束在热定型对辊上的停留时间为3-5S。
在本发明的进而一个具体的实施例中，步骤E)中所述的再次上油的上油率为所述待热定型纤维丝束重量的0.8-1.5％。
在本发明的又更而一个具体的实施例中，步骤E)中所述的高模量对位芳纶纤维为高模量聚对苯二甲酰对苯二胺纤维。
在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述的模量为750-900g/d。
本发明提供的技术方案的技术效果在于：由于预干燥时纤维含水率高，又由于升温步骤为逐步升温，因而可以施加较高的纤维张力，而在后续热拉伸和热定型过程中由于温度较高而施加较低的纤维张力，从而得以有效的避免因张力过大导致毛丝过多的情况发生；由于在热拉伸之前进行上油，因而可以有效减少热拉伸和热定型过程中纤维与辊筒表面的摩擦力，避免毛丝的产生；由于从预干燥到热定型过程中是逐步提高纤维处理温度的方式实现的，因而使获得的纤维具有高强度和高模量，得以满足严苛产品的使用要求。
具体实施方式
实施例1：
A)制备湿纤维，先将比对数粘度在6.2dl/g的聚对苯二甲酰对苯二胺树脂溶解在质量％比浓度为99.9％的浓硫酸中并且在加温温度为75℃下剧烈(强烈)搅拌而形成质量％比浓度为19.6％的纺丝溶液(即纺液)，再将纺丝溶液以干喷湿纺的方式引入纺丝箱，由纺丝箱的纺丝组件的喷丝板喷出，经宽度为8㎜的空气层进入稀硫酸凝固浴形成即凝固成纤维丝束，此时由于该纤维丝束含有大量的稀硫酸，因而在纺丝箱的纺丝速度为700m/min的条件下连续经洗涤以及中和，得到湿纤维丝束；
B)预干燥，将由步骤A)得到的湿纤维丝束在5g/d的张力作用下经过预干燥装置以梯度升温方式干燥而藉以去除湿纤维丝束表面的水分，其中，湿纤维丝速途经预干燥辊的时间为3S，得到含水率为干纤维重量的80％的预干燥纤维丝束，在本步骤中，预干燥装置包括六个辊筒，湿纤维丝束与每个辊筒接触的程度不超过一圈，其中，前面两个辊筒温度设定为80℃，中间两个辊筒的温度设定为100℃，而后面两个辊筒的温度设定为120℃，湿纤维丝束自前述六个辊筒中的前两个辊筒进入并途经六个辊筒中的中间两个辊筒后从六个辊筒中的后两个辊筒中行出，从而实现了由预干燥装置对湿纤维丝束的梯度升温干燥；
C)上油，在步骤B)所述的预干燥纤维丝束行出所述的预干燥辊的同时由上油辊对预干燥纤维丝束上油，油即为油剂，该油剂为质量％比浓度为12％的乳液，上油率为预干燥纤维丝束重量的0.5％，得到待热拉伸纤维丝束；
D)热拉伸，将由步骤C)得到的待热拉伸纤维丝束引入热拉伸装置的热拉伸辊进行热拉伸，热拉伸辊为热拉伸对辊，热拉伸的工艺参数为：待热拉伸纤维丝束在热拉伸对辊上复绕(也可称绕复)12圈，热拉伸对辊的温度为150℃，待热拉伸纤维丝束的张力为3g/d，待热拉伸纤维丝束在热拉伸对辊上的停留时间为5S，得到待热定型纤维丝束；
E)热定型，将由步骤D)得到的待热定型纤维丝束引入热定型机的热定型辊进行热定型，热定型辊为热定型对辊，热定型的工艺参数为：待热定型纤维丝束在热定型对辊上复绕(也可称绕复)12圈，热定型对辊的温度为300℃，待热定型纤维丝束的张力为3g/d，待热定型纤维丝束在热定型对辊上的停留时间为5S，出热定型对辊后由上油辊再次上油，再次上油的上油率为待热定型纤维丝束的重量的0.8％，再次上油后经冷却辊冷却，得到高模量对位芳纶纤维，该高模量对位芳纶纤维即为高模量聚对苯二甲酰对苯二胺纤维。
实施例2：
A)制备湿纤维，先将比对数粘度在7dl/g的聚对苯二甲酰对苯二胺树脂溶解在质量％比浓度为99.6％的浓硫酸中并且在加温温度为85℃下剧烈(强烈)搅拌而形成质量％比浓度为20.5％的纺丝溶液(即纺液)，再将纺丝溶液以干喷湿纺的方式引入纺丝箱，由纺丝箱的纺丝组件的喷丝板喷出，经宽度为12㎜的空气层进入稀硫酸凝固浴形成即凝固成纤维丝束，此时由于该纤维丝束含有大量的稀硫酸，因而在纺丝箱的纺丝速度为400m/min的条件下连续经洗涤以及中和，得到湿纤维丝束；
B)预干燥，将由步骤A)得到的湿纤维丝束在8g/d的张力作用下经过预干燥装置以梯度升温方式干燥而藉以去除湿纤维丝束表面的水分，其中，湿纤维丝速途经预干燥辊的时间为5S，得到含水率为干纤维重量的100％的预干燥纤维丝束，在本步骤中，预干燥装置包括六个辊筒，湿纤维丝束与每个辊筒接触的程度不超过一圈，其中，前面两个辊筒温度设定为75℃，中间两个辊筒的温度设定为95℃，而后面两个辊筒的温度设定为125℃，湿纤维丝束自前述六个辊筒中的前两个辊筒进入并途经六个辊筒中的中间两个辊筒后从六个辊筒中的后两个辊筒中行出，从而实现了由预干燥装置对湿纤维丝束的梯度升温干燥；
C)上油，在步骤B)所述的预干燥纤维丝束行出所述的预干燥辊的同时由上油嘴即喷嘴对预干燥纤维丝束上油，油即为油剂，该油剂为质量％比浓度为20％的乳液，上油率为预干燥纤维丝束重量的0.3％，得到待热拉伸纤维丝束；
D)热拉伸，将由步骤C)得到的待热拉伸纤维丝束引入热拉伸装置的热拉伸辊进行热拉伸，热拉伸辊为热拉伸对辊，热拉伸的工艺参数为：待热拉伸纤维丝束在热拉伸对辊上复绕(也可称绕复)5圈，热拉伸对辊的温度为165℃，待热拉伸纤维丝束的张力为1g/d，待热拉伸纤维丝束在热拉伸对辊上的停留时间为4S，得到待热定型纤维丝束；
E)热定型，将由步骤D)得到的待热定型纤维丝束引入热定型机的热定型辊进行热定型，热定型辊为热定型对辊，热定型的工艺参数为：待热定型纤维丝束在热定型对辊上复绕(也可称绕复)5圈，热定型对辊的温度为325℃，待热定型纤维丝束的张力为2g/d，待热定型纤维丝束在热定型对辊上的停留时间为4S，出热定型对辊后由上油嘴即喷嘴再次上油，再次上油的上油率为待热定型纤维丝束的重量的1.5％，再次上油后经冷却辊冷却，得到高模量对位芳纶纤维，该高模量对位芳纶纤维为高模量聚对苯二甲酰对苯二胺纤维。
实施例3：
A)制备湿纤维，先将比对数粘度在5dl/g的聚对苯二甲酰对苯二胺树脂溶解在质量％比浓度为100.1％的浓硫酸中并且在加温温度为80℃下剧烈(强烈)搅拌而形成质量％比浓度为20％的纺丝溶液(即纺液)，再将纺丝溶液以干喷湿纺的方式引入纺丝箱，由纺丝箱的纺丝组件的喷丝板喷出，经宽度为4㎜的空气层进入稀硫酸凝固浴形成即凝固成纤维丝束，此时由于该纤维丝束含有大量的稀硫酸，因而在纺丝箱的纺丝速度为550m/min的条件下连续经洗涤以及中和，得到湿纤维丝束；
B)预干燥，将由步骤A)得到的湿纤维丝束在6.5g/d的张力作用下经过预干燥装置以梯度升温方式干燥而藉以去除湿纤维丝束表面的水分，其中，湿纤维丝速途经预干燥辊的时间为4S，得到含水率为干纤维重量的90％的预干燥纤维丝束，在本步骤中，预干燥装置包括六个辊筒，湿纤维丝束与每个辊筒接触的程度不超过一圈，其中，前面两个辊筒温度设定为85℃，中间两个辊筒的温度设定为105℃，而后面两个辊筒的温度设定为115℃，湿纤维丝束自前述六个辊筒中的前两个辊筒进入并途经六个辊筒中的中间两个辊筒后从六个辊筒中的后两个辊筒中行出，从而实现了由预干燥装置对湿纤维丝束的梯度升温干燥；
C)上油，在步骤B)所述的预干燥纤维丝束行出所述的预干燥辊的同时由上油辊对预干燥纤维丝束上油，油即为油剂，该油剂为质量％比浓度为16％的乳液，上油率为预干燥纤维丝束重量的0.4％，得到待热拉伸纤维丝束；
D)热拉伸，将由步骤C)得到的待热拉伸纤维丝束引入热拉伸装置的热拉伸辊进行热拉伸，热拉伸辊为热拉伸对辊，热拉伸的工艺参数为：待热拉伸纤维丝束在热拉伸对辊上复绕(也可称绕复)8圈，热拉伸对辊的温度为180℃，待热拉伸纤维丝束的张力为2g/d，待热拉伸纤维丝束在热拉伸对辊上的停留时间为3S，得到待热定型纤维丝束；
E)热定型，将由步骤D)得到的待热定型纤维丝束引入热定型机的热定型辊进行热定型，热定型辊为热定型对辊，热定型的工艺参数为：待热定型纤维丝束在热定型对辊上复绕(也可称绕复)8圈，热定型对辊的温度为325℃，待热定型纤维丝束的张力为1g/d，待热定型纤维丝束在热定型对辊上的停留时间为3S，出热定型对辊后再次上油，再次上油的上油率为待热定型纤维丝束的重量的1.2％，再次上油后经冷却辊冷却，得到高模量对位芳纶纤维，该高模量对位芳纶纤维为高模量聚对苯二甲酰对苯二胺纤维。
实施例4：
A)制备湿纤维，先将比对数粘度在6.8dl/g的聚对苯二甲酰对苯二胺树脂溶解在质量％比浓度为99.8％的浓硫酸中并且在加温温度为82℃下剧烈(强烈)搅拌而形成质量％比浓度为20.3％的纺丝溶液(即纺液)，再将纺丝溶液以干喷湿纺的方式引入纺丝箱，由纺丝箱的纺丝组件的喷丝板喷出，经宽度为10㎜的空气层进入稀硫酸凝固浴形成即凝固成纤维丝束，此时由于该纤维丝束含有大量的稀硫酸，因而在纺丝箱的纺丝速度为600m/min的条件下连续经洗涤以及中和，得到湿纤维丝束；
B)预干燥，将由步骤A)得到的湿纤维丝束在7g/d的张力作用下经过预干燥装置以梯度升温方式干燥而藉以去除湿纤维丝束表面的水分，其中，湿纤维丝速途经预干燥辊的时间为5S，得到含水率为干纤维重量的85％的预干燥纤维丝束，在本步骤中，预干燥装置包括六个辊筒，湿纤维丝束与每个辊筒接触的程度不超过一圈，其中，前面两个辊筒温度设定为78℃，中间两个辊筒的温度设定为102℃，而后面两个辊筒的温度设定为118℃，湿纤维丝束自前述六个辊筒中的前两个辊筒进入并途经六个辊筒中的中间两个辊筒后从六个辊筒中的后两个辊筒中行出，从而实现了由预干燥装置对湿纤维丝束的梯度升温干燥；
C)上油，在步骤B)所述的预干燥纤维丝束行出所述的预干燥辊的同时由上油辊对预干燥纤维丝束上油，油即为油剂，该油剂为质量％比浓度为16％的乳液，上油率为预干燥纤维丝束重量的0.45％，得到待热拉伸纤维丝束；
D)热拉伸，将由步骤C)得到的待热拉伸纤维丝束引入热拉伸装置的热拉伸辊进行热拉伸，热拉伸辊为热拉伸对辊，热拉伸的工艺参数为：待热拉伸纤维丝束在热拉伸对辊上复绕(也可称绕复)10圈，热拉伸对辊的温度为170℃，待热拉伸纤维丝束的张力为3g/d，待热拉伸纤维丝束在热拉伸对辊上的停留时间为5S，得到待热定型纤维丝束；
E)热定型，将由步骤D)得到的待热定型纤维丝束引入热定型机的热定型辊进行热定型，热定型辊为热定型对辊，热定型的工艺参数为：待热定型纤维丝束在热定型对辊上复绕(也可称绕复)10圈，热定型对辊的温度为330℃，待热定型纤维丝束的张力为2.5g/d，待热定型纤维丝束在热定型对辊上的停留时间为5S，出热定型对辊后再次上油，再次上油的上油率为待热定型纤维丝束的重量的1.0％，再次上油后经冷却辊冷却，得到高模量对位芳纶纤维，该高模量对位芳纶纤维为高模量聚对苯二甲酰对苯二胺纤维。
结合上述实施例1至4，申请人对本发明所述的几个特征作进一步解释：1、在预干燥步骤中由于纤维含有基于干纤维重量80～100％的水分，而且大部分水分为纤维表面水，此时由于水分存在具有润滑作用，可以对纤维施以较大的张力，如本发明预干燥张力控制在5～8g/d，同时由于纤维表面含有较多的水分，在干燥时要逐步升温，避免较多的水分引起辊筒过高的加热负荷，因此预干燥装置采用梯度升温的即采用逐步升温的方式；2、经过预干燥的预干燥纤维丝束的表面水分已经烘干，然后通过上油装置对纤维丝束上油，上油量控制在基于干纤维0.3-0.5％的油剂，上油的目的是在纤维表面形成一层油膜，减少后道热拉伸和定型过程中纤维和辊筒表面的摩擦力，从而减少毛丝的发生；3、上油以后的纤维丝束进入一对辊进行热拉伸，主要是烘干纤维内部的自由水，温度控制在150-180℃之间，张力在1-3g/d，纤维在热拉伸辊上面采用多圈绕丝的方式，一方面增大纤维与辊筒的接触面积，一方面延长在热拉伸辊上面的停留时间，采用150-180℃相对温和的烘干温度，有利于纤维内部自由水的蒸发，同时避免了过快的烘干速度导致纤维变脆而产生毛丝；4、经过热拉伸辊以后，纤维内部仅仅余下结晶水，结晶水是与大分子以分子间氢键的形式存在的，因而需要较高的烘干温度才能蒸发出结晶水，所述定型辊的温度控制在300-35℃，张力控制在1-3g/d，同样采用一对辊，纤维丝束在辊子上采取多圈绕丝的方式来延长在辊面上的停留时间。
由上述实施例1至4得到的高模量对位芳纶纤维相对于已有技术在步骤B)中对湿纤维丝束仅施加1-3g/d的低张力、在步骤B)中不对预干燥装置的辊筒实施梯度升温、在步骤C)中不对预干燥纤维丝束预上油(即上油)、在步骤D)中对热拉伸对辊的温度于150℃(不包括150℃)或高于180℃(不包括180℃)以及在步骤E)中对热定型辊的温度设置为低于300℃(不包括300℃)或高于350℃(不包括350℃)的制备方法得到的对位芳纶纤维而言经测试具有下表所示的技术效果：
测试(试验)项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 已有技术
纤维模量(g/d) 780 750 900 850 小于600
毛丝状况 未见毛丝 未见毛丝 未见毛丝 未见毛丝 毛丝明显

Claims (10)

1.一种高模量对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A）制备湿纤维，先将比对数粘度在5～7dl/g的聚对苯二甲酰对苯二胺树脂溶解在质量%比浓度为99.5-100.1%的浓硫酸中在加温下经搅拌形成质量%比浓度为19.6-20.5%的纺丝溶液，再将纺丝溶液以干喷湿纺的方法由纺丝箱的纺丝组件的喷丝板喷出，经空气层进入凝固浴形成纤维丝束，然后依次经洗涤以及中和，得到湿纤维丝束；
B）预干燥，将由步骤A）得到的湿纤维丝束在张力作用下经过预干燥装置以梯度升温的方式干燥去除湿纤维丝束表面的水分，得到湿纤维丝束；
C）上油，在步骤B）所述的预干燥纤维丝束行出所述的预干燥装置的同时由上油辊或上油嘴对预干燥纤维丝束上油，并且控制上油率，得到待热拉伸纤维丝束；
D）热拉伸，将由步骤C）得到的待热拉伸纤维丝束引入热拉伸装置的热拉伸辊进行热拉伸，并且控制热拉伸的工艺参数，得到待热定型纤维丝束；
E）热定型，将由步骤D）得到的待热定型纤维丝束引入热定型机的热定型辊进行热定型，并且控制热定型的工艺参数，出热定型辊后按步骤B）所述的上油方式再次上油，再次上油后经冷却辊冷却，行出冷却辊后卷绕，得到高模量对位芳纶纤维。
2.根据权利要求1所述的高模量对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于步骤A）中所述的加温的温度为78-85℃，所述搅拌为强烈搅拌；所术空气层的宽度为4-12㎜；所述纺丝箱的纺丝速度为400-700m/min。
3.根据权利要求1所述的高模量对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于步骤B）中所述的张力为5-8g/d，所述的预干燥装置以梯度升温方式干燥是指预干燥装置包括六个辊筒，六个辊筒中的前两个辊筒的温度为75-85℃，六个辊筒中的中间的两个辊筒的温度为95-105℃，六个辊筒中的后两个辊筒的温度为115-125℃，所述的湿纤维丝束自所述六个辊筒中的前两个辊筒进入并在途经六个辊筒中的中间的两个辊筒后从六个辊筒中的后两个辊筒行出；所述的湿纤维丝束的含水率为干纤维重量的80～100%。
4.根据权利要求1所述的高模量对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于步骤B）中所述的湿纤维丝束途经所述预干燥辊的时间为3-5S。
5.根据权利要求1所述的高模量对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于步骤C）中所述的控制上油率是将上油率控制为所述预干燥纤维重量的0.3-0.5%，所述的油为质量%比浓度为12-20%的乳液。
6.根据权利要求1所述的高模量对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于步骤D）中所述的热拉伸辊为热拉伸对辊，所述的控制热拉伸的工艺参数为：待热拉伸纤维丝束在所述热拉伸对辊上复绕5-12圈，热拉伸对辊的温度为150-180℃，待热拉伸纤维丝束的张力控制为1-3g/d，待热拉伸纤维丝束在热拉伸对辊上的停留时间为3-5S。
7.根据权利要求1所述的高模量对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于步骤E）中所述的热定型辊为热定型对辊，所述的控制热定型的工艺参数为：待热定型纤维丝束在所述热定型对辊上复绕5-12圈，热定型对辊的温度为300-350℃，待热定型纤维丝束的张力控制为1-3g/d，待热拉伸纤维丝束在热定型对辊上的停留时间为3-5S。
8.根据权利要求1所述的高模量对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于步骤E）中所述的再次上油的上油率为所述待热定型纤维丝束重量的0.8-1.5%。
9.根据权利要求1所述的高模量对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于步骤E）中所述的高模量对位芳纶纤维为高模量聚对苯二甲酰对苯二胺纤维。
10.根据权利要求1或9所述的高模量对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于所述的模量为750-900g/d。
CN201610206262.2A 2016-04-05 2016-04-05 高模量对位芳纶纤维的制备方法 Pending CN105780158A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610206262.2A CN105780158A (zh) 2016-04-05 2016-04-05 高模量对位芳纶纤维的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610206262.2A CN105780158A (zh) 2016-04-05 2016-04-05 高模量对位芳纶纤维的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105780158A true CN105780158A (zh) 2016-07-20

Family

ID=56395565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610206262.2A Pending CN105780158A (zh) 2016-04-05 2016-04-05 高模量对位芳纶纤维的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105780158A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106906525A (zh) * 2017-03-30 2017-06-30 清华大学 一种对位芳纶低旦纤维长丝的制备方法
CN109653024A (zh) * 2018-11-21 2019-04-19 杭州特种纸业有限公司 一种单面涂固化滤纸及其制备方法
CN111501126A (zh) * 2020-05-21 2020-08-07 宁夏泰和芳纶纤维有限责任公司 一种高模量对位芳纶纤维的制备方法
CN113684549A (zh) * 2021-08-19 2021-11-23 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种聚酰胺纤维的纺丝工艺
CN113981682A (zh) * 2021-10-26 2022-01-28 烟台泰和新材料股份有限公司 一种预活化对位芳纶纤维及其制备方法
CN114075784A (zh) * 2020-08-20 2022-02-22 中蓝晨光化工有限公司 一种杂环芳纶的二级油剂处理方法
CN114808451A (zh) * 2022-03-14 2022-07-29 蓝星（成都）新材料有限公司 一种高模量芳纶1414纤维的制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3767756A (en) * 1972-06-30 1973-10-23 Du Pont Dry jet wet spinning process
CN1045819A (zh) * 1989-02-21 1990-10-03 纳幕尔杜邦公司 未干燥的长丝的循环强力拉伸方法
US4985193A (en) * 1989-02-21 1991-01-15 E. I. Du Pont De Nemours And Company Aramid yarn process
WO1996004414A1 (fr) * 1994-08-01 1996-02-15 Tamara Kurmangazievna Musina Fibres en polyimide et leur procede d'obtention
CN1183074A (zh) * 1995-05-02 1998-05-27 阿克佐诺贝尔公司 用聚对苯二甲酰对苯二胺制造纤维的方法
CN101775680A (zh) * 2009-12-24 2010-07-14 烟台氨纶股份有限公司 通过热定型提高聚对苯二甲酰对苯二胺纤维强度的方法
CN102560716A (zh) * 2010-12-14 2012-07-11 烟台泰和新材料股份有限公司 高可纺性对位芳纶短纤维及其生产方法
CN102251306B (zh) * 2011-05-23 2012-11-21 蓝星（成都）新材料有限公司 一种高模量聚对苯二甲酰对苯二胺纤维及其制备方法
CN103436979A (zh) * 2013-08-23 2013-12-11 深圳市科聚新材料有限公司 一种聚酰亚胺纤维的制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3767756A (en) * 1972-06-30 1973-10-23 Du Pont Dry jet wet spinning process
CN1045819A (zh) * 1989-02-21 1990-10-03 纳幕尔杜邦公司 未干燥的长丝的循环强力拉伸方法
US4985193A (en) * 1989-02-21 1991-01-15 E. I. Du Pont De Nemours And Company Aramid yarn process
WO1996004414A1 (fr) * 1994-08-01 1996-02-15 Tamara Kurmangazievna Musina Fibres en polyimide et leur procede d'obtention
CN1183074A (zh) * 1995-05-02 1998-05-27 阿克佐诺贝尔公司 用聚对苯二甲酰对苯二胺制造纤维的方法
CN101775680A (zh) * 2009-12-24 2010-07-14 烟台氨纶股份有限公司 通过热定型提高聚对苯二甲酰对苯二胺纤维强度的方法
CN102560716A (zh) * 2010-12-14 2012-07-11 烟台泰和新材料股份有限公司 高可纺性对位芳纶短纤维及其生产方法
CN102251306B (zh) * 2011-05-23 2012-11-21 蓝星（成都）新材料有限公司 一种高模量聚对苯二甲酰对苯二胺纤维及其制备方法
CN103436979A (zh) * 2013-08-23 2013-12-11 深圳市科聚新材料有限公司 一种聚酰亚胺纤维的制备方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106906525A (zh) * 2017-03-30 2017-06-30 清华大学 一种对位芳纶低旦纤维长丝的制备方法
CN106906525B (zh) * 2017-03-30 2019-01-11 清华大学 一种对位芳纶低旦纤维长丝的制备方法
CN109653024A (zh) * 2018-11-21 2019-04-19 杭州特种纸业有限公司 一种单面涂固化滤纸及其制备方法
CN111501126A (zh) * 2020-05-21 2020-08-07 宁夏泰和芳纶纤维有限责任公司 一种高模量对位芳纶纤维的制备方法
CN114075784A (zh) * 2020-08-20 2022-02-22 中蓝晨光化工有限公司 一种杂环芳纶的二级油剂处理方法
CN114075784B (zh) * 2020-08-20 2023-08-08 中蓝晨光化工有限公司 一种杂环芳纶的二级油剂处理方法
CN113684549A (zh) * 2021-08-19 2021-11-23 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种聚酰胺纤维的纺丝工艺
CN113981682A (zh) * 2021-10-26 2022-01-28 烟台泰和新材料股份有限公司 一种预活化对位芳纶纤维及其制备方法
CN113981682B (zh) * 2021-10-26 2023-09-05 泰和新材集团股份有限公司 一种预活化对位芳纶纤维及其制备方法
CN114808451A (zh) * 2022-03-14 2022-07-29 蓝星（成都）新材料有限公司 一种高模量芳纶1414纤维的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105780158A (zh) 高模量对位芳纶纤维的制备方法
EA001056B1 (ru) Способ мокрого формования арамидного полимера, содержащего соли, и волокно, полученное этим способом
JP6119168B2 (ja) 耐炎化繊維束の製造方法、及び、炭素繊維束の製造方法
CN105926203A (zh) 对位芳纶纤维的上油方法
US2934400A (en) Process of manufacturing fibers of polyethylene terephthalate
JPH02242914A (ja) 高モジュラス、高引張強さを有するポリアミド繊維の製造方法
US5023035A (en) Cyclic tensioning of never-dried yarns
RU2002860C1 (ru) Способ одновременной сушки и термообработки волокон мокрого пр дени под раст гивающей нагрузкой и устройства дл его осуществлени
CN103314144B (zh) 共聚物纤维的制备和干燥
US20140106167A1 (en) Method for hybrid dry-jet gel spinning and fiber produced by that method
KR101911110B1 (ko) 공중합체 섬유의 제조 및 건조
CN106536797B (zh) 用于制备具有改善的强度保留率的纱线的方法以及由此制得的纱线
CN103314142B (zh) 共聚物纤维的制备和干燥
CN106906525B (zh) 一种对位芳纶低旦纤维长丝的制备方法
KR101378290B1 (ko) 얀 제조 방법 및 장치
JP2004346447A (ja) アクリル系繊維の製造方法
CN110029405A (zh) 一种高均匀性对位芳纶的制备方法
JP4479067B2 (ja) ポリアミド繊維の製造方法
JPH05230711A (ja) パラ配向型アラミド繊維の製造方法
KR20220031388A (ko) 기능성 합성섬유의 원사 제조방법
JPH11107040A (ja) ポリベンザゾール繊維の製造方法
KR20200110839A (ko) 내피로도가 우수한 파라-아라미드 섬유 및 이의 제조방법
JPH0474456B2 (zh)
JP2004308032A (ja) 熱可塑性合成重合体マルチフィラメント糸の製造方法
JPS6071239A (ja) 高強度を有するタイヤ補強用コ−ドの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Chen Jianyun

Inventor before: Li Rongzhen

Inventor before: Chen Jianyun

COR Change of bibliographic data
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160720

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication