CN110565197B - 一种杂环芳纶1313纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种杂环芳纶1313纤维的制备方法，包括以下步骤：将芳香族二胺A和芳香族二胺B溶解在酰胺类极性溶剂中，将混合溶液冷冻降温后与熔融的间苯二甲酰氯在低温环境下混合反应，得到杂环芳纶1313溶液；采用中和剂对杂环芳纶1313溶液进行中和除杂，得到纺丝原液；纺丝原液经过高温真空脱泡、过滤后，通过喷丝板，经过一段空气层后进入一级凝固浴，然后通过二级凝固浴、热水牵伸、水洗、烘干、上油、干热拉伸、热定型、冷却上油及收卷得到杂环芳纶1313纤维。该方法可以提升芳纶纤维的力学强度、初始模量和耐热性能，有利于制备高性能的间位芳纶制品，为芳纶1313纤维在要求更高的领域得到应用奠定基础。

Description

一种杂环芳纶1313纤维的制备方法
技术领域
本发明属于纺丝纤维技术领域，尤其涉及一种杂环芳纶1313纤维的制备方法。
背景技术
芳纶1313纤维即间位芳香族聚酰胺纤维，具有许多其它芳纶纤维无法替代的特性，被广泛应用于航空航天、轨道交通、电气绝缘、阻燃防护领域。对芳纶1313纤维进行改性，使其在保有原有特性的基础上，强度和模量进一步提升，可以拓宽其应用领域，提升其经济利用价值。目前，针对芳纶1313纤维的改性研究较少，亟需研究开发一种制备高性能芳纶1313纤维的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种高耐热、高强度、高模量的杂环芳纶1313纤维的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种杂环芳纶1313纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将芳香族二胺A和芳香族二胺B溶解在酰胺类极性溶剂中，得到混合溶液；将混合溶液冷冻降温后与熔融的间苯二甲酰氯在低温环境下混合反应，得到含有氯化氢的杂环芳纶1313溶液；
(2)采用中和剂对步骤(1)后的杂环芳纶1313溶液中的氯化氢进行中和，去除杂质，得到杂环芳纶1313纺丝原液；
(3)步骤(2)后的杂环芳纶1313纺丝原液经过高温真空脱泡、过滤后，通过喷丝板，经过一段空气层后进入一级凝固浴，得到初生纤维，然后通过二级凝固浴、热水牵伸、水洗、烘干、上油、干热拉伸、热定型、冷却上油及收卷得到杂环芳纶1313纤维；
所述芳香族二胺A为间苯二胺，所述芳香族二胺B的结构式如式(1)所示：
Figure BDA0002209263420000011
其中，R1、R3为
Figure BDA0002209263420000012
中的至少一种，R2为N、O、S中的至少一种。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，芳香族二胺A和芳香族二胺B的总摩尔量与间苯二甲酰氯的摩尔量的比为1:1.001～1:1.1，芳香族二胺B的摩尔量为间苯二甲酰氯摩尔量的5～60％。更优选的，芳香族二胺A和芳香族二胺B的总摩尔量与间苯二甲酰氯的摩尔量的比为1:1.01～1:1.08，芳香族二胺B的摩尔量为间苯二甲酰氯摩尔量的5～50％。本发明的制备方法，将二胺与间苯二甲酰氯的摩尔比以及芳香族二胺B的摩尔量协同控制在本发明的范围内，有利于提升杂环芳纶1313纤维的综合性能；如果低于本发明的范围，则纤维新能提升不明显；如果超出本发明的范围，反而会使纤维的综合性能下降。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，酰胺类极性溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。更优选的，所述步骤(1)中，酰胺类极性溶剂N,N-二甲基乙酰胺和/或N-甲基吡咯烷酮。
上述的制备方法，优选的，所述酰胺类极性溶剂中还含有助溶剂，所述助溶剂为氯化锂和/或氯化钙，所述助溶剂的质量小于酰胺类极性溶剂质量的10％。更优选的，所述助溶剂为氯化锂，助溶剂的质量为酰胺类极性溶剂质量的3～8％。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，将混合溶液冷冻降温至-10～-20℃，低温环境的温度为-5～30℃。更优选的，将混合溶液冷冻降温至-15～-20℃，低温环境的温度为0～20℃。考虑到二胺与酰氯在高温环境下会剧烈反应，本发明将混合溶液冷冻降温后再与熔融的间苯二甲酰氯混合反应，为进一步防止副反应的发生，得到理想的聚合物，将反应控制在低温环境下进行。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，杂环芳纶1313溶液中树脂的质量含量为10～30％，比浓对数粘度为1.5～3.0。更优选的，杂环芳纶1313溶液中树脂的质量含量为12～20％，比浓对数粘度为1.8～2.5。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(2)中，中和剂为氨气、碱土金属类中和剂、有机胺类中和剂中的至少一种，具体为LiCO3、LiOH、CaCO3、Ca(OH)2、氨气、二乙胺、三乙胺、乙二胺、丙二胺、异丙胺、正丁胺、二丁胺中的至少一种。更优选的，所述中和剂为LiOH、Ca(OH)2、氨气中的至少一种。用中和剂对聚合过程中产生的氯化氢进行中和，可有效避免在高温真空脱泡、过滤和纺丝过程中，杂环芳纶1313树脂发生降解；此外，氯化氢也会对与其接触设备具有腐蚀作用，中和剂的加入可延长设备的使用寿命。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(3)中，以质量含量计，一级凝固浴的组成为水60～80％，极性溶剂20～40％，凝固浴温度为50～80℃；二级凝固浴的组成为水70～90％，极性溶剂10～30％，凝固浴温度为70～95℃。更优选的，以质量含量计，一级凝固浴的组成为水65～75％，极性溶剂25～35％，凝固浴温度为60～70℃；二级凝固浴的组成为水75～85％，极性溶剂15～25％，凝固浴温度为75～85℃。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(3)中，纤维在一级凝固浴中牵伸倍数为1.05～2.0，在二级凝固浴中进一步细旦化并让高分子链进行初步取向，同时让残留在丝条中的盐和溶剂进一步向凝固浴扩散，牵伸倍数为1.5～2.5。更优选的，纤维在一级凝固浴中牵伸倍数为1.4～1.8，在二级凝固浴中牵伸倍数为1.8～2.2。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(3)中，纺丝原液在带有夹套的保温釜内进行高温真空脱泡，为了保证在短时间内将原液中的气泡有效去除，提升脱泡效率，高温真空脱泡的温度为50～90℃。更优选的，所述高温真空脱泡的温度为65～75℃。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(3)中，原液中杂质通过过滤器进行过滤，过滤精度≤10um。更优选的，过滤精度≤5um。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(3)中，喷丝板的孔数为50～2000，孔径为0.08～0.2mm。更优选的，喷丝板的孔数为100～500，孔径为0.10～0.18mm。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(3)中，原液经过的空气层的高度为2-40mm。更优选的，原液经过的空气层的高度为15-35mm。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(3)中，热水牵伸的温度为70～98℃，牵伸倍数为1.5～3.5。更优选的，热水牵伸的温度为85～95℃，牵伸倍数为2.0～2.5。纤维在去离子热水中进行牵伸，可以使纤维中的盐和溶剂进一步向外扩散，同时让高分子链取向性进一步提高。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(3)中，水洗为采用去离子水进行二级水洗，一级水洗可采用二级水洗的回水，一级水洗温度为60～80℃，二级水洗温度为70～95℃。更优选的，一级水洗温度为65～75℃，二级水洗温度为80～90℃。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(3)中，对纤维上的水和溶剂进行烘干，烘干温度为100～200℃，烘干时间为3～15min。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(3)中，为了让高分子链在高温下进行进一步取向得到性能优异的纤维，对其进行干热拉伸，干热拉伸的拉伸温度为280～480℃，拉伸倍数为1.3～3.2。更优选的，干热拉伸的拉伸温度为350～450℃，拉伸倍数为2.0～2.8。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(3)中，需要对热拉伸后的纤维进行热定型，定型过程采用紧张定型，热定型的温度为280～480℃。更优选的，所述热定型的温度为380～450℃。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过在聚合过程中加入一定量的具有特定结构的芳香族二胺B替代部分间苯二胺，协同控制聚合过程涉及的原料添加比例、反应参数以及纺丝工艺参数，调节芳纶纤维的分子结构，提升了芳纶1313纤维的力学强度、初始模量和耐热性能；原液通过干湿法纺丝，在进入凝固浴前先通过一段空气层，在一级凝固浴和二级凝固浴实施不同的拉伸条件，通过干热拉伸使得高分子链进行进一步结晶取向。本发明的实施，可显著提高纤维的性能，有利于制备高性能的间位芳纶制品，为芳纶1313纤维在要求更高的领域得到应用奠定基础。
本发明制得的杂环芳纶1313纤维的起始分解温度大于470℃，断裂强度大于9.6cN/dtex；初始模量大于140cN/dtex，断裂伸长率为10～50％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的杂环芳纶1313纤维的制备方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种本发明的杂环芳纶1313纤维的制备方法，其工艺流程示意图如图1所示，包括以下步骤：
(1)将间苯二胺和5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑溶解在含有氯化锂的N,N-二甲基乙酰胺中，氯化锂的质量为N,N-二甲基乙酰胺质量的5％，得到混合溶液，将混合溶液的温度降温至-15℃；按照二胺(包括间苯二胺和5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑)与间苯二甲酰氯的摩尔比为1:1.03，且5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑的摩尔量为间苯二甲酰氯摩尔量的5％，将混合溶液与熔融的间苯二甲酰氯在20℃下混合反应，得到含有氯化氢的杂环芳纶1313溶液，该溶液中共聚改性芳纶1313树脂的含量为16.5％，比浓对数粘度为2.45；
(2)采用氢氧化锂对步骤(1)后的杂环芳纶1313溶液中的氯化氢进行中和，去除杂质，得到杂环芳纶1313纺丝原液；
(3)步骤(2)后的杂环芳纶1313纺丝原液在70℃下进行真空脱泡后，通过5um过滤器进行过滤，通过孔径为0.12mm的220孔喷丝板，经过一段空气层后进入一级凝固浴，得到初生纤维，然后通过二级凝固浴、热水牵伸、水洗、烘干、上油、干热拉伸、热定型、冷却上油及收卷得到杂环芳纶1313纤维；其中，空气层的高度为25mm；一级凝固浴中水的含量为70％、N,N-二甲基乙酰胺含量为30％，浴温为65℃，牵伸倍数为1.5；二级凝固浴中水的含量为75％、N,N-二甲基乙酰胺含量为25％，浴温为75℃，牵伸倍数为1.9；热水牵伸的温度为70℃，牵伸倍数为2.1；水洗为采用去离子水进行二级水洗，一级水洗可采用二级水洗的回水，一级水洗的温度为65℃，二级水洗的温度为80℃；烘干温度为190℃，烘干时间为4min；干热拉伸的拉伸温度为380℃，拉伸倍数为2.0；热定型的温度为400℃。
本实施例制得的杂环芳纶1313纤维的起始分解温度为493℃，纤度为2.2dtex，断裂强力为10.5cN/dtex、初始模量为148cN/dtex，断裂伸长率为28.3％。
实施例2：
一种本发明的杂环芳纶1313纤维的制备方法，其工艺流程示意图如图1所示，包括以下步骤：
(1)将间苯二胺和5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑溶解在氯化锂的N,N-二甲基乙酰胺中，氯化锂的质量为N,N-二甲基乙酰胺质量的5％，得到混合溶液，将混合溶液的温度降温至-20℃；按照二胺(包括间苯二胺和5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑)与间苯二甲酰氯的摩尔比为1:1.02，且5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑的摩尔量为间苯二甲酰氯摩尔量的10％，将混合溶液与熔融的间苯二甲酰氯在10℃下混合反应，得到含有氯化氢的杂环芳纶1313溶液，该溶液中共聚改性芳纶1313树脂的含量为14.5％，比浓对数粘度为2.75；
(2)采用氢氧化锂对步骤(1)后的杂环芳纶1313溶液中的氯化氢进行中和，去除杂质，得到杂环芳纶1313纺丝原液；
(3)步骤(2)后的杂环芳纶1313纺丝原液在75℃下进行真空脱泡后，通过5um过滤器进行过滤，通过孔径为0.15mm的110孔喷丝板，经过一段空气层后进入一级凝固浴，得到初生纤维，然后通过二级凝固浴、热水牵伸、水洗、烘干、上油、干热拉伸、热定型、冷却上油及收卷得到杂环芳纶1313纤维；其中，空气层的高度为30mm；一级凝固浴中水的含量为65％、N,N-二甲基乙酰胺含量为35％，浴温为60℃，牵伸倍数为1.4；二级凝固浴中水的含量为75％、N,N-二甲基乙酰胺含量为25％，浴温为75℃，牵伸倍数为1.8；热水牵伸的温度为80℃，牵伸倍数为2.0；水洗为采用去离子水进行二级水洗，一级水洗可采用二级水洗的回水，一级水洗的温度为65℃，二级水洗的温度为80℃；烘干温度为170℃，烘干时间为6min；干热拉伸的拉伸温度为400℃，拉伸倍数为2.3；热定型的温度为420℃。
本实施例制得的杂环芳纶1313纤维的起始分解温度为507℃，纤度为2.3dtex，断裂强力为11.2cN/dtex、初始模量为157cN/dtex，断裂伸长率为25.8％。
实施例3：
一种本发明的杂环芳纶1313纤维的制备方法，其工艺流程示意图如图1所示，包括以下步骤：
(1)将间苯二胺和5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑溶解在氯化锂的N,N-二甲基乙酰胺中，氯化锂的质量为N,N-二甲基乙酰胺质量的6％，得到混合溶液，将混合溶液的温度降温至-15℃；按照二胺(包括间苯二胺和5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑)与间苯二甲酰氯的摩尔比为1:1.02，且5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑的摩尔量为间苯二甲酰氯摩尔量的20％，将混合溶液与熔融的间苯二甲酰氯在15℃下混合反应，得到含有氯化氢的杂环芳纶1313溶液，该溶液中共聚改性芳纶1313树脂的含量为12.5％，比浓对数粘度为2.05；
(2)采用氢氧化锂对步骤(1)后的杂环芳纶1313溶液中的氯化氢进行中和，去除杂质，得到杂环芳纶1313纺丝原液；
(3)步骤(2)后的杂环芳纶1313纺丝原液在60℃下进行真空脱泡后，通过5um过滤器进行过滤，通过孔径为0.10mm的110孔喷丝板，经过一段空气层后进入一级凝固浴，得到初生纤维，然后通过二级凝固浴、热水牵伸、水洗、烘干、上油、干热拉伸、热定型、冷却上油及收卷得到杂环芳纶1313纤维；其中，空气层的高度为15mm；一级凝固浴中水的含量为65％、N,N-二甲基乙酰胺含量为35％，浴温为60℃，牵伸倍数为1.4；二级凝固浴中水的含量为75％、N,N-二甲基乙酰胺含量为25％，浴温为75℃，牵伸倍数为1.8；热水牵伸的温度为70℃，牵伸倍数为2.0；水洗为采用去离子水进行二级水洗，一级水洗可采用二级水洗的回水，一级水洗的温度为70℃，二级水洗的温度为85℃；烘干温度为170℃，烘干时间为6min；干热拉伸的拉伸温度为400℃，拉伸倍数为2.1；热定型的温度为420℃。
本实施例制得的杂环芳纶1313纤维的起始分解温度为522℃，纤度为2.3dtex，断裂强力为13.4cN/dtex、初始模量为172cN/dtex，断裂伸长率为17.2％。
实施例4：
一种本发明的杂环芳纶1313纤维的制备方法，其工艺流程示意图如图1所示，包括以下步骤：
(1)将间苯二胺和5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑溶解在氯化锂的N,N-二甲基乙酰胺中，氯化锂的质量为N,N-二甲基乙酰胺质量的8％，得到混合溶液，将混合溶液的温度降温至-15℃；按照二胺(包括间苯二胺和5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑)与间苯二甲酰氯的摩尔比为1:1.02，且5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑的摩尔量为间苯二甲酰氯摩尔量的40％，将混合溶液与熔融的间苯二甲酰氯在15℃下混合反应，得到含有氯化氢的杂环芳纶1313溶液，该溶液中共聚改性芳纶1313树脂的含量为9.5％，比浓对数粘度为1.86；
(2)采用氢氧化锂对步骤(1)后的杂环芳纶1313溶液中的氯化氢进行中和，去除杂质，得到杂环芳纶1313纺丝原液；
(3)步骤(2)后的杂环芳纶1313纺丝原液在50℃下进行真空脱泡后，通过5um过滤器进行过滤，通过孔径为0.10mm的110孔喷丝板，经过一段空气层后进入一级凝固浴，得到初生纤维，然后通过二级凝固浴、热水牵伸、水洗、烘干、上油、干热拉伸、热定型、冷却上油及收卷得到杂环芳纶1313纤维；其中，空气层的高度为15mm；一级凝固浴中水的含量为65％、N,N-二甲基乙酰胺含量为35％，浴温为60℃，牵伸倍数为1.4；二级凝固浴中水的含量为70％、N,N-二甲基乙酰胺含量为30％，浴温为75℃，牵伸倍数为1.8；热水牵伸的温度为70℃，牵伸倍数为2.0；水洗为采用去离子水进行二级水洗，一级水洗可采用二级水洗的回水，一级水洗的温度为65℃，二级水洗的温度为80℃；烘干温度为170℃，烘干时间为6min；干热拉伸的拉伸温度为400℃，拉伸倍数为2.05；热定型的温度为420℃。
本实施例制得的杂环芳纶1313纤维的起始分解温度为528℃，纤度为2.2dtex，断裂强力为14.1cN/dtex、初始模量为183cN/dtex，断裂伸长率为11.2％。
对比例1：
一种杂环芳纶1313纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将间苯二胺和5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑溶解在氯化锂的N,N-二甲基乙酰胺中，氯化锂的质量为N,N-二甲基乙酰胺质量的10％，得到混合溶液，将混合溶液的温度降温至-15℃；按照二胺(包括间苯二胺和5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑)与间苯二甲酰氯的摩尔比为1:1.02，且5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑的摩尔量为间苯二甲酰氯摩尔量的70％，将混合溶液与熔融的间苯二甲酰氯在15℃下混合反应，得到含有氯化氢的杂环芳纶1313溶液，该溶液中共聚改性芳纶1313树脂的含量为7％，比浓对数粘度为1.62；
(2)采用氢氧化锂对步骤(1)后的杂环芳纶1313溶液中的氯化氢进行中和，去除杂质，得到杂环芳纶1313纺丝原液；
(3)步骤(2)后的杂环芳纶1313纺丝原液在50℃下进行真空脱泡后，通过5um过滤器进行过滤，通过孔径为0.10mm的110孔喷丝板，经过一段空气层后进入一级凝固浴，得到初生纤维，然后通过二级凝固浴、热水牵伸、水洗、烘干、上油、干热拉伸、热定型、冷却上油及收卷得到杂环芳纶1313纤维；其中，空气层的高度为15mm；一级凝固浴中水的含量为70％、N,N-二甲基乙酰胺含量为30％，浴温为60℃，牵伸倍数为1.5；二级凝固浴中水的含量为75％、N,N-二甲基乙酰胺含量为25％，浴温为75℃，牵伸倍数为1.9；热水牵伸的温度为70℃，牵伸倍数为2.0；水洗为采用去离子水进行二级水洗，一级水洗可采用二级水洗的回水，一级水洗的温度为65℃，二级水洗的温度为80℃；烘干温度为170℃，烘干时间为6min；干热拉伸的拉伸温度为400℃，拉伸倍数为1.9；热定型的温度为420℃。
本对比例制得的杂环芳纶1313纤维的起始分解温度为531℃，纤度为2.1dtex，断裂强力为8.2cN/dtex、初始模量为143cN/dtex，断裂伸长率为3.5％。
对比例2：
一种纯芳纶1313纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将间苯二胺溶解在N,N-二甲基乙酰胺中，将溶液的温度降温至-15℃；按照间苯二胺与间苯二甲酰氯的摩尔比为1:1.02，将混合溶液与熔融的间苯二甲酰氯在-10℃下混合反应，得到含有氯化氢的芳纶1313溶液，该溶液中芳纶1313树脂的含量为17％，比浓对数粘度为2.08；
(2)采用氢氧化锂对步骤(1)后的芳纶1313溶液中的氯化氢进行中和，去除杂质，得到芳纶1313纺丝原液；
(3)步骤(2)后的杂环芳纶1313纺丝原液在50℃下进行真空脱泡后，通过5um过滤器进行过滤，通过孔径为0.12mm的110孔喷丝板，经过一段空气层后进入一级凝固浴，得到初生纤维，然后通过二级凝固浴、热水牵伸、水洗、烘干、上油、干热拉伸、热定型、冷却上油及收卷得到杂环芳纶1313纤维；其中，空气层的高度为15mm；一级凝固浴中水的含量为60％、N,N-二甲基乙酰胺含量为40％，浴温为60℃，牵伸倍数为1.5；二级凝固浴中水的含量为75％、N,N-二甲基乙酰胺含量为25％，浴温为75℃，牵伸倍数为1.8；热水牵伸的温度为70℃，牵伸倍数为2.0；水洗为采用去离子水进行二级水洗，一级水洗可采用二级水洗的回水，一级水洗的温度为65℃，二级水洗的温度为80℃；烘干温度为170℃，烘干时间为6min；干热拉伸的拉伸温度为400℃，拉伸倍数为1.9；热定型的温度为420℃。
本对比例制得的杂环芳纶1313纤维的起始分解温度为418℃，纤度为2.2dtex，断裂强力为4.2cN/dtex、初始模量为103cN/dtex，断裂伸长率为24.6％。
由以上实施例1-4和对比例1-2比较可知，采用本发明的制备方法制备杂环芳纶1313纤维，可以显著提升芳纶纤维的力学强度、初始模量和耐热性能，为进一步拓展其应用范围奠定了良好的基础；但如果加入的芳香族二胺B过量，会导致聚合物分子量很难达到较高的水平，此外需要增加助溶剂的量，导致纺丝原液中盐含量较高，导致复合材料的综合性能降低。
以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方法进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种形式的变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种杂环芳纶1313纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将芳香族二胺A和芳香族二胺B溶解在酰胺类极性溶剂中，得到混合溶液；将混合溶液冷冻降温后与熔融的间苯二甲酰氯在低温环境下混合反应，得到含有氯化氢的杂环芳纶1313溶液；
（2）采用中和剂对步骤（1）后的杂环芳纶1313溶液中的氯化氢进行中和，去除杂质，得到杂环芳纶1313纺丝原液；
（3）步骤（2）后的杂环芳纶1313纺丝原液经过高温真空脱泡、过滤后，通过喷丝板，经过一段空气层后进入一级凝固浴，得到初生纤维，然后通过二级凝固浴、热水牵伸、水洗、烘干、上油、干热拉伸、热定型、冷却上油及收卷得到杂环芳纶1313纤维；
所述芳香族二胺A为间苯二胺，所述芳香族二胺B为5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑；
所述步骤（1）中，芳香族二胺A和芳香族二胺B的总摩尔量与间苯二甲酰氯的摩尔量的比为1:1.001~1:1.1，芳香族二胺B的摩尔量为间苯二甲酰氯摩尔量的5~60%。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，酰胺类极性溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述酰胺类极性溶剂中还含有助溶剂，所述助溶剂为氯化锂和/或氯化钙，所述助溶剂的质量小于酰胺类极性溶剂质量的10%。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，将混合溶液冷冻降温至-10~ -20℃，低温环境的温度为-5~30℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，杂环芳纶1313溶液中树脂的质量含量为10~30%，比浓对数粘度为1.5~3.0。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，中和剂为氨气、碱土金属类中和剂、有机胺类中和剂中的至少一种，具体为LiCO3、LiOH、CaCO3、Ca(OH)2、氨气、二乙胺、三乙胺、乙二胺、丙二胺、异丙胺、正丁胺、二丁胺中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，以质量含量计，一级凝固浴的组成为水60~80%，极性溶剂20~40%，凝固浴温度为50~80℃；二级凝固浴的组成为水70~90%，极性溶剂10~30%，凝固浴温度为70~95℃。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，纤维在一级凝固浴中牵伸倍数为1.05-2.0，在二级凝固浴中牵伸倍数为1.5~2.5。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，高温真空脱泡的温度为50~90℃；过滤精度≤10um；喷丝板的孔数为50~2000，孔径为0.08~0.2mm；空气层的高度为2-40mm；热水牵伸的温度为70~98℃，牵伸倍数为1.5~3.5；水洗为采用去离子水进行二级水洗，一级水洗可采用二级水洗的回水，一级水洗温度为60~80℃，二级水洗温度为70~95℃；烘干温度为100~200℃，烘干时间为3~15min；干热拉伸的拉伸温度为280~480℃，拉伸倍数为1.3~3.2；热定型的温度为280~480℃。
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