CN1103360C

CN1103360C - 含有纤维素基料和至少一种磷酸的液晶溶液

Info

Publication number: CN1103360C
Application number: CN95195155A
Authority: CN
Inventors: 里马·休斯顿; 让-保罗·梅拉尔达; 法比奥·乌尔索; 菲利普·埃斯诺
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Priority date: 1994-09-19
Filing date: 1995-09-18
Publication date: 2003-03-19
Anticipated expiration: 2015-09-18
Also published as: FR2724662A1; FR2724662B1; EP0782603A1; DE69516157T2; JP3770910B2; US5938971A; JPH10505873A; AU3378595A; WO1996009356A1; CN1164866A; DE69516157D1; EP0782603B1; CN1422997A; CN1182281C

Abstract

包含溶于溶剂中的纤维素的液晶溶液。它们含有10wt%以上的纤维素，并在静止和室温下显示光学各向异性。溶剂含有85wt%以上的至少一种磷酸，这一磷酸或所有这些磷酸具有以下平均结构式：[n(P₂O₅)，p(H₂O)]，其中0.33＜(n/p)＜1.0。获得这类溶液的方法。从这些溶液制备纤维或薄膜。这类纤维或薄膜的组合件。由这类纤维或薄膜或组合件增强的制品，该制品尤其是外胎。

Description

含有纤维素基料和至少一种磷酸的液晶溶液

本发明涉及纤维素，含有纤维素基料，也就是说含有高浓度的纤维素的。液晶溶液，以及纤维素的纺丝产品。

更具体地说，本发明涉及含有纤维素基料的、可纺丝的液晶溶液，也就是说，经纺丝能够得高机械性能的膜或纤维的液晶溶液。

大家都知道，长期以来液晶溶液的生产是获得高机械性能的纤维所必需的，这方面的介绍可特别参见US专利申请A-3,767,756(涉及芳酰胺纤维)和US申请A-4,746,694(涉及芳族聚酯的纤维)。

含有纤维素衍生物基料的液晶溶液，以及从这些溶液获得的纤维或膜也已经描述在某些专利或专利申请中。

US专利申请A-4,370,168和A-4,501,886例如公开了有醚或醋酸纤维素基料溶于无机酸的可纺液晶溶液，该溶液使得有可能获得高抗断强度和高模量的纤维。然而，所使用的方法在它们的应用中受到下面缺点的限制：

--制备衍生物和这些衍生物的溶液的可能性；

--在衍生物溶液纺丝后，可能的话，需要将纤维再生以获得纤维素纤维；

--在醚的情况下不可能再生；

--在乙酸酯的情况下，很长时间的再生过程(几个小时)，妨碍与纺丝过程一起以流水线方式连续进行的操作。

欧洲专利B 179,822和相当的US专利A 4,839,113描述了通过让纤维素与甲酸和磷酸反应获得含有甲酸纤维素基料的液晶纺丝溶液的方法。它们还描述了通过将甲酸纤维素纤维再生而获得的具有高机械性能的再生纤维素的纤维。所使用的方法具有几个优点。尤其，作为衍生物的甲酸酯的使用使得在纺丝过程中有就地进行的衍生(derivation)(纤维素在同一溶剂混合物中的配制和溶解)和极快的再生。然而，因需要回收酸的混合物以及再生产物而使这些方法变得并不优越。

而且，为了直接溶解纤维素(没有衍生和因而免去再生)来获得纤维素的液晶溶液，已经进行各种尝试。

例如，有人曾经建议将纤维素溶于N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)和氯化锂(LiCl)的混合物中，例如，如US A 4,278,790中所述。使用该体系，不可能获得充分浓缩的溶液且它们的各向异性是轻度的，从而不可能获得具有高机械性能的纤维(例如参见，J.Polym.Sci.，Polym.Phys.Ed. 27：1477，1989和J.Appl.Polym.Sci.， 51：583，1994)。

还有人建议将纤维素直接溶于N-氧化叔胺，尤其N-甲基吗啉的N-氧化物中，例如，如US A 4,416,698中所述。这些溶剂不适合于高浓度溶液的使用(一种为获得液晶相所必需的浓度条件)，因为使用这些溶液的温度接近于溶剂的分解温度。

以平4-258 648流水号出版的日本专利申请也描述了通过直接溶解纤维素获得的溶液，这些溶液当中的一些能够在某些条件下存在光学各向异性。然而，所建议的溶剂混合物是由至少两种酸组成，尤其硫酸和磷酸。两种酸的存在将冒以下风险：导致回收操作非常复杂化。此外，硫酸的使用将导致硫被磺化或其严重降解，因而更难纺丝。还有设备快速腐蚀的风险。

完全未预料到，本申请人经过研究后现已发现，仅仅使用单一的无机酸或单种无机酸的非常简单的溶剂体系使得有可能直接溶解纤维素和获得液晶溶液。

包含溶解在溶剂中的纤维素的本发明的液晶溶液具有以下特征：

--它含有高于10wt％的纤维素；

--在室温下在静止状态下它呈现光学各向异性；

--溶剂含有高于85wt％的至少一种磷酸，这一磷酸或这些磷酸具有以下平均结构式：

[n(P₂O₅)，p(H₂O)]，其中0.33＜(n/p)＜1.0。

以上P₂O₅和水摩尔比(n/p)优选满足以下关系式：

0.5≤(n/p)≤0.75。

本发明还涉及获得以上所定义的溶液的方法。该溶液的特征在于：

--让纤维素与含有至少85wt％的至少一种磷酸的溶剂接触，这一磷酸或所有这些磷酸具有以下平均结构式：

[n(P₂O₅)，p(H₂O)]，其中0.33＜(n/p)＜1.0；

--使用占纤维素+溶剂的混合物的10wt％以上的纤维素；

--通过与溶剂一起捏合而使纤维素直接溶解。

本发明的液晶溶液优选是可纺溶液。

本发明还涉及获得纤维素的纺丝产品的方法，以及这些纺丝产品本身。

获得纤维素纤维或薄膜的本发明方法包括以下步骤：

--将以上所定义的可纺溶液转变成具有纤维或薄膜形式的液体挤出物；

--该液体挤出物在凝固介质中凝固；

--如此获得的纤维或薄膜被洗涤和然后加以干燥。

本发明还涉及满足下面关系式中至少一个的未再生的纤维素纤维：

Te＞70cN/tex；Mi＞1500cN/tex。

Te是其抗断强度和Mi是其初始模量。

本发明还涉及以下产物：

--增强组合件，例如多股线或合股线，各含有至少一种本发明的纺丝产品；

--用本发明的纺丝产品增强的制品，尤其各种由根据本发明的至少一种纤维和/或薄膜和/或增强组合件增强的制品，这些制品例如是橡胶或塑料制品，例如板材、带材、管材和外胎(tire casings)。

从下面的叙述和非限制性的实施例将更易理解本发明。

I、所使用的测量和测试方法

I.1.初步评述

在本发明中，已知可以理解：

--“溶液”，用肉眼没有观察到固体颗粒的均匀液体组合物；

--“纺丝溶液”或“可纺溶液”，易纺丝的溶液，也就是说，在没有除常规操作如脱气或过滤以外的任何前期转变操作的情况下，被直接转移到纺丝机器中可在其中立即纺丝的溶液；

--“液晶溶液”，光学各向异性溶液，也就是说能够使光偏振的溶液；

--“静止溶液”，没有受到任何动态应力，尤其没有任何剪切应力的溶液；

--“室温”，约20℃的温度；

--“纺丝产品”，由纺丝，即通过喷丝头或孔挤出溶液，所获得的任何产品，该纺丝产品例如是多丝纤维、单丝纤维、大直径的棒或薄膜；

--“非再生纤维素纤维”，直接将纤维素溶液纺丝获得的纤维素纤维，即没有经过纤维素衍生、纤维素衍生物溶液的纺丝和然后纤维素衍生物的纤维的再生这些后续步骤。

I.2.纤维素的聚合度

聚合度表示为DP。纤维素的DP是按照已知方法测量的，这一纤维素是粉末形式或预先转变成粉末。

首先，根据1970年的瑞士标准SNV 195 598，但在0.5-0.05g/dl范围内变化的不同浓度下，测定纤维素的固有粘度IV。固有粘度由下式定义：

IV＝(1/C)×Ln(t/t₀)其中C表示干燥纤维素浓度，“t”表示稀聚合物溶液在乌氏(Ubbelhode)粘度计中的流动时间，t。表示纯溶剂的流动时间，和Ln表示自然对数，该测量在20℃下进行。

然后将特性粘度外推到0浓度来测定特性粘度[η]。

平均分子量Mw由马克-豪温克(Mark-Houwink)关系式给出：

[η]＝KM_w ^α其中常数K和α是分别是：K＝5.31×10^-4和α＝0.78，这些常数对应于为测定固有粘度所使用的溶剂体系。这些值由L.Valtasaari在文章Tappi 48，627，1965年中给出。

DP最终由下式计算：

DP＝(Mw)/162其中162是纤维素基本单元的分子量。

当在溶液中测定纤维素的DP时，纤维素必须首先与其溶剂分离。然后进行溶液的凝固和然后进行完全的洗涤以提取酸，和最终干燥。然后按照上述方法测量DP。

I.3.溶液的光学性能

通过在光学偏振显微镜的线性正交起偏振器和检偏振器之间放置一滴所要研究的溶液，然后在静止和室温下观察这一溶液来测定该溶液的光学各向同性或各向异性。

按照已知方式，光学各向异性溶液是使光偏振的溶液，即当它按照这种方式放置在线性正交起偏振器和检偏振器之间时显示有透射光(彩色织构)。

光学各向同性溶液是在同样的观察条件下没有显示出以上消偏振性能且显微镜的视野保持黑暗的一种溶液。

I.4.纺丝产品的机械性能

下面实施例的纺丝产品是多丝纤维，即由无数小直径(纤度小)的基本丝形成的纤维，已知为纺丝的纱线。

所有上述机械性能的测量是对经过预调理的纤维进行的。“预调理”应该理解为：根据欧洲标准DIN EN 20139，1992年9月(使用标准氛围：温度20℃和湿度为65％)在测量之前贮存纤维。

纤维的线性密度是对至少三个样品进行的，每一个对应于50米的长度，称量该长度的纤维。线性密度以tex给出(1000米纤维的重量(g))。

纤维的机械性能(抗断强度，初始模量和断裂伸长)可由牵引机(机器型号：德国ZWICK GmbH & Co.公司的1435或1445，对应于德国标准DIN 51220，51221和51223)按已知方法来测量。除非另有说明，这些测量所使用的操作方法描述在1979年1月的德国标准DIN 53834中。纤维，在接受微小初级保护性松捻(螺旋角约6度)之后，在400mm的初始长度上进行牵引拉伸。所有的结果以10个测量值的平均值给出。

抗断强度和初始模量表示为cN/每tex(厘牛顿/每rex)。断裂伸长表示为百分数。初始模量定义为应力-应变曲线的直线部分的斜率，它刚好在标准预张力0.5cN/tex之后出现。

II.本发明的实施

II.1.原料

借助于纤维素和预先制备的、能够通过简单捏合快速溶解该纤维素的纤维素溶剂来实施本发明。

该纤维素可以是天然纤维素或再生纤维素。它可以以不同形式使用，例如以粉末或浆料形式。在本应用中，纤维素在溶液中或在纤维素+溶剂的混合物中的所有重量份数是没有校正纤维素的初始水含量的未校正粗值，这一初始含量是其“天然”含量，即没有添加水。这一初始水含量优选低于8％(按纤维素的重量)。

纤维素的溶剂含有高于85wt％的至少一种磷酸，这一磷酸或这些磷酸具有以下平均结构式：

[n(P₂O₅)，p(H₂O)]，其中对于摩尔比(n/p)，有如下关系式：

0.33＜(n/p)＜1.0。优选该关系式是：

0.5≤(n/p)≤0.75。

该溶剂优选是从0至低于15％水和高于85％的至少一种磷酸(溶剂的重量百分数)制备的。甚至更加优选的是，该溶剂仅仅从0至低于15％的水和高于85％的至少一种磷酸(溶剂的重量百分数)制备的。该磷酸尤其是焦磷酸或聚磷酸。

在所有情况下，使用液体形式的溶剂与纤维素接触。

II.2.溶液的制备

为了获得本发明的溶液，将纤维素与前面定义的溶剂接触。

为了获得液晶溶液，有必要使用最低量的纤维素，纤维素的含量高于纤维素+溶剂的混合物的10wt％的液晶溶液。优选使用15％以上，甚至更优选20wt％以上的纤维素。

该溶液可由已知的捏合方法来制备。一般将纤维素和溶剂直接倾入到捏合装置中，该装置用来适当地搅拌、混合和捏合纤维素和其溶剂，一直到获得溶液为止。例如在具有Z形捏合臂的混合机中或在连续螺杆式混合机中进行该捏合操作。

这些捏合装置一般装有加热或冷却装置，使得有可能调节或控制混合物的温度。为了制备纺丝溶液，优选的是在溶液的形成过程中冷却它以限制纤维素的降解。混合物的温度优选保持在低于20℃的温度。当考虑到纺丝溶液时，捏合机优选还装有真空抽气装置和挤出螺杆，为的是能够在将溶液转移到纺丝单元之前使溶液脱气。

该捏合机也可简单地由一只小型的已知实验室反应器构成，这些反应器装有冷却用的双层夹套壁并装有机械搅拌器。这对于小规模试验来说尤其是优选的，例如对于在制备纺丝用溶液之前的预备最优化试验来说。本发明溶液的制备可以通过在烧杯型小型实验室贮器中用刮刀“手工”混合纤维素和溶剂在很小规模(例如几克溶液)上进行。

所需捏合时间应该确保所使用的装置的功能和溶液的预定组成(尤其溶液的纤维素浓度)。例如该时间可在几十分钟(例如对于在大型混合机中制备纺丝溶液来说需要30-1小时)到几个小时，例如对于实验室试验。

在阅读下面的叙述和实施方案后，本技术领域中的熟练人员将能够根据具体的制备条件来确定所需捏合时间。

II.3.溶液的特性

首先检查如此获得的纤维素和溶剂的混合物来证实它是真正是溶液(肉眼观察没有发现固体颗粒的存在)。如果是的话，然后在偏振光显微镜下观察溶液样品以测定它的光学性能。

本发明的液晶溶液更象是低粘稠性的液体。它们在静止和在室温下是光学各向异性。应该指出的是，这些溶液没有动态应力，尤其没有剪切应力或与室温相比而言的温度下降，为的是显示出它们的光学各向异性。本发明的溶液还可以在肯定高于室温的温度下保持为液晶形式，例如它可超过30℃或更高。

优选地，本发明的溶液具有高于15wt％，更优选高于20wt％的纤维素浓度。

本发明的液晶溶液优选是可纺溶液，它能够按照下面指定的方法进行纺丝。

II.4.溶液的纺丝

这一部分涉及本发明的优选溶液，即可纺溶液。

在脱气之后，例如直接在捏合机中，例如借助于挤出螺杆将溶液转移到装有活塞的贮筒中。在这一阶段保持真空。溶液优选在负温下(例如在0℃至-10℃之间)贮存以避免降解。该溶液可在低温下贮存几天或它能够立即纺丝。纺丝优选与制备溶液的步骤一起以流水线方式连续进行。

在纺丝时，将溶液从活塞贮筒中挤出以填充抽气泵，进而将溶液连续泵抽通过细筒式过滤机和然后通过旋压模，进入纺丝泵。从这里，通过由至少一个毛细孔或至少一个狭缝形成的喷丝头将溶液挤出。这样将溶液转变成液体挤出物，它由至少一股具有纤维或薄膜形式的液体料流(liquid vein)形成。该溶液的温度和它通过喷丝头的毛细孔或狭缝的速度，分别习惯称作纺丝温度和纺丝速度。

按照已知方法，纤维素纤维或薄膜是通过在凝固液体的作用下纤维素的沉淀(与溶剂发生分离)而在凝固浴中形成的。这一液体，下面称作凝固介质，优选主要以醇或酮为基础，甚至更优选以甲醇或丙酮为基础。

从凝固浴中出来后，纺丝产品被卷取在驱动装置上，例如在马达驱动的圆筒上。在这一驱动装置上的纺丝产品的速度习惯称作纺丝速度。在纺丝速度和喷丝速度之间的比例定义为缩写的SSF，目前已知为纺丝拉伸因子。

然后让纺丝产品连续通过浴或洗涤槽进行洗涤，优选用水，以除去残留的溶剂。按照这种方式洗涤过的纺丝产品然后由任何已知的方法加以干燥，例如在电热辊上。

本发明的可纺溶液优选用没有浸入凝固介质的喷丝头来纺丝，根据非凝固层纺丝技术(“干-喷-湿纺”)，例如，在欧洲专利B-179 822和US专利A-4,839,113中所述。在这种技术中，喷丝头在凝固浴上方几毫米或厘米处水平设置。它通过这一非凝固层，一般是空气层(空气隙)，从喷丝头出来的各液体射流在凝固之前被拉伸(SSF＞1)，从而在流动中以最佳可能方式使聚合物分子取向，得以制备高机械强度的最终产品。应该指出的是，可以使用除空气隙以外的其它非凝固层。

本发明的纤维素纤维的特征在于它们是非再生纤维，优选满足以下关系式中的至少一个：

Te＞70；Mi＞1500，Te是其抗断强度(单位cN/tex)和Mi是其初始模量(单位cN/tex)。

甚至更优选地，它们满足以下关系式中的至少一个：

Te＞90；Mi＞2500。

III.制备实施例

下面描述的试验或者是根据本发明的试验或者不是根据本发明的试验。在所有这些试验中，使用粉末形式的纤维素(Procter & Gamble)，它的聚合度接近于500且其初始水含量是6％，用作溶剂的水是软化水。

此外，在所有这些试验中，可以使用焦磷酸或聚磷酸。

所使用的焦磷酸(H₄P₂O₇)是纯度约95％的酸，由Riedel-de-Haen公司销售。对应于这一磷酸的摩尔比(n/p)是0.5。

所使用的聚磷酸(由Fluka公司销售)是85％的聚磷酸，即其浓度是85wt％的P₂O₅。相应的摩尔比(n/p)是0.75，其组成(wt％)如下：

--约60％的三聚H₅P₃O₁₀；

--约15％的焦磷酸H₄P₂O₇；

--约10％的中聚体(HPO₃)₆；

--约15％的聚偏磷酸(PHO₃)_x。

III.1.试验A

这一试验描述了本发明的实施例，其中溶液是直接将纤维素溶解在聚磷酸和水的混合物中制得的。

6.9g聚磷酸(占混合物的87wt％)和1.0g水(占混合物的13％)首先在烧杯中混合，然后在室温下静放几秒钟让其冷却。然后添加2.1g纤维素，随后使用刮刀在室温(20℃)下捏合10分钟。

以这种方式获得含有21wt％纤维素的粘稠溶液(溶液S1)。在室温和静止下由偏光光学显微镜检查，这一溶液显示强烈的光学各向异性。此外，尝试用刮刀尖拉出一滴溶液进行的快速试验显示这一溶液能够成丝。这表明所制备的溶液足以确信有把握是可纺溶液。

III.2.试验B

这一试验描述了本发明的实施例，其中通过将纤维素直接溶解于焦磷酸中制备溶液。

焦磷酸被加热至60℃使它变成液体，然后冷却至室温。然后立即以液体形式使用。按照这种方式，将7.5g酸和2.5g纤维素相互接触，然后与以上试验A一样将它捏合10分钟。从而获得了含有25wt％纤维素的非常粘稠的、强各向异性的溶液(溶液S2)。与前面对溶液成丝能力的评价一样进行相同的评价。

III.3.试验C

这一试验描述了本发明的三个实施例，其中所制备的三种纤维素溶液各含有16wt％(溶液S3)，20wt％(溶液S4)和30wt％(溶液S5)的纤维素。溶剂只由焦磷酸组成。按照以上试验A和B中所指定的方法制备这三种溶液，所需量的纤维素和溶剂一起捏合10分钟。

在这三种情况下获得的混合物是其中粘度随着纤维素浓度的增加而增加的溶液。这些溶液是静止和室温下是液晶。当用刮刀尖拉出一滴溶液时，发现它们各自具有成丝能力。

III.4.试验D

这一试验描述了本发明的三个实施例，其中制备了含有20wt％纤维素的三种纤维素溶液。溶剂(主要为焦磷酸)是通过混合各种比例的焦磷酸和水来制备的，如下所示：

--溶液S6：96％酸，4％水；

--溶液S7：91％酸，9％水；

--溶液S8：87％酸，13％水。

然后在装有双层夹套(冷却至-5℃)和机械搅拌器的0.5升小型实验室反应器中混合所需量的纤维素和溶剂达1小时来制备三种溶液。在所有三种情况下，所获得的混合物在静止和室温下是液晶溶液。对溶液中纤维素的聚合度的分析得到以下结果：395(S6)；400(S7)；400(S8)。这些溶液能够成丝。

III.5.试验E

这一试验描述了不是根据本发明的三个实施例，其中制备了含有9wt％纤维素的三种溶液(S9，S10和S11)。溶剂由聚磷酸和水按以下比例的混合物形成：

--溶液S9：84％酸，16％水；

--溶液S10：80％酸，20％水；

--溶液S11：78％酸，22％水。

所以，所使用的方法不是根据本发明的方法。

纤维素和溶剂的混合物在以上试验D中所指定的小型实验室反应器中捏合1小时。获得混合物实际上是溶液。然而，这三种溶液中没有任何一种在静止和室温下显示光学各向异性。

III.6.试验F

这一试验描述了不是根据本发明的实施例，其中试图制备一种含有18wt％纤维素的溶液(S12)。溶剂是聚磷酸(占混合物的82wt％)和水(占混合物的18wt％)的混合物。因此，所使用的方法不是根据本发明的方法。

与试验D中一样进行混合。在2小时过后，纤维素仍然没有溶解。甚至通过延长混合时间也没有获得根据本发明的溶液。

III.7.试验G

这一试验描述了本发明的三个实施例，其中制备了含有12wt％(S13)，16wt％(S14)和22wt％(S15)的纤维素的三种纤维素溶液。溶剂(主要为聚磷酸和水)是通过混合各种比例的酸和水来制备的，如下所示：

--溶液S13：91％酸，9％水；

--溶液S14：95％酸，5％水；

--溶液S15：87％酸，13％水。

然后在试验D中所指定的小型实验室反应器中混合所需量的纤维素和溶剂达1小时。捏合1小时后获得三种溶液。所有三种溶液在静止和室温下是液晶溶液，并能够成丝。

III.8.试验H

这一试验描述了根据本发明的实施例，其中制备1500g的含有21wt％纤维素的溶液(溶液S16)。该溶液是在具有Z形捏合臂和装有冷却用双层夹套的2升混合机中制备的。

在冷却(+5℃)下，1035g聚磷酸(占混合物的87wt％)和150g水(占混合物的13wt％)预先在双层夹套反应器中混合。然后将所获得的溶剂加入到该2升Z形混合机中。然后添加315g纤维素，在保持混合物的温度为至多18℃的同时混合1小时(双层夹套冷却至约-10℃)。

从而获得1.5kg纤维素溶液(聚合度等于约420)，在静止和室温下显示强烈的各向异性。这一溶液能够成丝。

III.9.试验I

这一试验描述了根据本发明的溶液的实施例。在该试验中，制备26kg以上的含有22wt％纤维素的溶液(溶液S27)。然后使用根据本发明的可纺溶液形成纤维素纤维(实施例I-1和I-2)。

按照以上试验H中所指定的方法，将18,200g聚磷酸(占混合物的87wt％)和2675g水(占混合物的13wt％)预先混合，获得溶剂。然后将该溶剂加入到具有双层夹套(冷却至0℃)且具有Z形捏合臂的25升混合机中。然后添加5890g纤维素并在8毫巴的真空下混合1小时将溶液脱气，同时保持混合物的温度在至多17℃的温度(双层夹套冷却至-20℃)。

保持在真空下的溶液被挤出，至纺丝装置。所获得的溶液在静止和室温下是液晶。在溶液中纤维素的聚合度是约420。

按照II.4.部分中指定的方法，根据所谓的“非凝固层纺丝”(干-喷-湿纺)技术和空气隙厚度为45mm，通过250个直径65微米的毛细孔的喷丝头将这一溶液纺丝。纺丝的具体条件在下面给出。

实施例I-1：

纺丝温度是39℃。喷丝速度是5.5m/min和纺丝速度是50m/min，它对应于SSF9.1。在本试验中使用的凝固介质是在-20℃下的丙酮。在用水(10℃)洗涤后，纤维在90℃的温度下干燥。

所获得的纤维素纤维由250根单丝组成，它们的机械性能如下：

--线性密度：37tex；

--抗断强度：97cN/tex；

--初始模量：2950cN/tex；

--断裂伸长：4.4％。

实施例I-2：

重复上述实施例I-1的方法，只是喷丝速度等于5.3m/min、纺丝速度等于40m/min(SSF等于7.6)和丙酮温度(-16℃)，从同样的溶液中制备纤维素纤维。

纤维素纤维的机械性能如下：

--线性密度：44tex；

--抗断强度：99cN/tex；

--初始模量：2960cN/tex；

--断裂伸长：4.6％。

结果，本发明有可能通过直接溶解这一纤维素获得纤维素的液晶溶液。这可借助于非常简单的溶剂体系和在极短的时间内来完成，这使得该方法从工业角度来说特别有吸引力。

没有衍生步骤，因而不需通过再生处理，从而有可能获得具有极高机械性能的纤维素纤维，这些纤维是非再生纤维。

当然本发明并不限于以上描述的实施例。

例如，在不超越本发明范围的情况下，在捏合之前或过程中有可能将不同组分加入到纤维素和溶剂中。

这类组分(如果存在的话)以少量存在，在最终溶液中它们的总重量份数优选不超过10％，甚至更优选不超过5％。

举例来说，这些附加组分可以是其它无机酸或盐类，溶剂如醇类，或增塑剂，能够与纤维素一起溶解的各种聚合物，其它填料或者添加剂，该添加剂有可能促进纤维素的溶解或改进所获得的溶液的纺丝性能和/或从这些溶液纺丝得到的纤维的性能，例如它们的机械性能、它们的耐久性或它们对橡胶母体的粘合性能。

Claims

1、包含溶于溶剂中的纤维素的液晶溶液，其特征在于：

--它含有高于10wt％的纤维素；

--在室温、静止状态下它呈现光学各向异性；

[n(P₂O₅)，p(H₂O)]，其中0.33＜(n/p)＜1.0。

2、权利要求1的溶液，其特征在于以下关系式：

0.5≤(n/p)≤0.75。

3、根据权利要求1或2的溶液，其特征在于溶剂是由0至低于15％的水和高于85％的至少一种磷酸(按溶剂的重量百分数计)制备的。

4、根据权利要求1的溶液，其特征在于磷酸是焦磷酸或聚磷酸。

5、根据权利要求1的溶液，其特征在于它含有高于15wt％的纤维素。

6、根据权利要求1的溶液，其特征在于它是纺丝溶液。

7、获得权利要求1-6中任何一项的溶液的方法，其特征在于：

--让纤维素与含有高于85wt％的至少一种磷酸的溶剂接触，这一磷酸或所有这些磷酸具有以下平均结构式：

[n(P₂O₅)，p(H₂O)]，其中0.33＜(n/p)＜1.0；

--使用占纤维素+溶剂的混合物的10wt％以上的纤维素；

--通过与溶剂一起捏合而使纤维素直接溶解。

8、根据权利要求7的方法，其特征在于以下关系式：

0.5≤(n/p)≤0.75。

9、根据权利要求7或8的方法，其特征在于溶剂是由0至低于15％的水和高于85％的至少一种磷酸(按溶剂的重量百分数计)制备的。

10、根据权利要求7的方法，其特征在于磷酸是焦磷酸或聚磷酸。

11、根据权利要求7的方法，其特征在于使用占纤维素+溶剂的混合物的15wt％以上的纤维素。

12、获得纤维素纤维或薄膜的方法，包括以下步骤：

--根据权利要求6的溶液被转变成具有纤维或薄膜形状的液体挤出物；

--所述的液体挤出物在凝固介质中凝固；

--如此获得的纤维或薄膜加以洗涤和干燥。

13、根据权利要求12的方法，其特征在于凝固介质以醇类或酮类为基础。

14、根据权利要求12或13的方法，其特征在于它使用已知为非凝固层纺丝的纺丝技术。