CN113073397A - 芳香族纤维纺丝原液、芳香族纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种芳香族纤维纺丝原液、芳香族纤维及其制备方法，将下述的组分混合得到芳香族纤维纺丝原液：(a)用于制备芳香族树脂的原料在溶剂中反应得到的芳香族树脂反应液；(b)表面活性剂；含有表面活性剂相比不包含表面活性剂具有提高的芳香族纤维纺丝原液的粘度。本发明方法增加芳香族纤维纺丝原液的表观粘度，可提高纺丝过程中喷丝的稳定性，进而提高芳香族纤维的综合性能，同时可提高纺丝速率，并适用于多工位纺丝，从而提升纺丝效率。
Description
技术领域
本发明属于高性能化工材料领域，尤其涉及一种芳香族纤维纺丝原液、芳香族纤维及其制备方法。
背景技术
芳香族纤维包括间位芳纶、杂环芳纶、聚芳砜、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等制成的纤维，由于其优异的耐高温、高强度、高模量、电绝缘、耐磨、尺寸稳定、阻燃等性能而广泛应用于国防、航空航天、电力电气、电子元件、交通运输等高科技领域。
由于芳香族纤维通常都具有很高的熔点，无法进行熔体纺丝，一般通过溶液纺丝方法进行制备。溶液纺丝又可分为干法纺丝、干湿法纺丝和湿法纺丝。其中干法纺丝所得纤维性能最优，但生产效率较低，且对设备和纺丝液要求较高；湿法纺丝生产效率高、对设备及纺丝液要求较低，但所得纤维皮芯结构严重、存在孔洞等缺陷，从而导致性能较低；干湿法纺丝结合了干法纺丝和湿法纺丝的优点，同时避免了干法纺丝对设备的高要求、纺丝效率低的缺点，弥补了湿法纺丝产品皮芯结构、存在孔洞等缺陷，具有较好的发展前景。尽管不同的纺丝方法生产效率、得到的产品性能和应用有所差异，但均要求纺丝原液具有良好的可纺性，纺丝原液必须达到一定的表观粘度并具备一定的弹性才可以顺利稳定喷丝。
芳香族纤维纺丝原液的制备一般可通过低温溶液缩聚后调配或界面缩聚后再溶解两种方法制备。低温溶液缩聚法由于无需提取再溶解树脂，工艺简单、操作方便、溶剂用量少而被广泛应用于制备芳香聚酰胺纤维纺丝原液。但一些芳香族树脂无法通过溶液缩聚得到高分子量的树脂，对一些分子量或纯度要求高的芳香族树脂，可采用界面缩聚制备后再进行溶解调配纺丝原液。
一般通过控制芳香族树脂的分子量及树脂溶液的固含量来调节树脂溶液的表观粘度，使其满足纺丝要求。例如通过提高树脂分子量或提高溶解度(增加固含量)来提高纺丝原液的表观粘度。在已知的方法中，对于芳香聚酰胺类纺丝原液，采用高精度高能耗设备达到制备高分子量芳香族树脂，或通过引入共聚单体或辅助加热混合设备改善芳香族树脂的溶解性，或采用界面缩聚-再溶解工艺来满足纺丝要求。可以参考的专利包括：CN200910234653.5、CN201710607764.0、CN201110354569.4、CN201410025790.9、CN201510760468.5等。但这些现有技术存在复杂性。
尽管存在上述的已知技术，部分分子量较小或难溶的芳香族树脂溶液仍无法达到纺丝要求或可纺性较差导致产品综合性能不理想而限制了其应用与发展。例如，对于聚酰胺-酰亚胺及聚酰亚胺类纺丝原液，因其溶解性差，仅可采用湿法纺丝对较低分子量树脂溶液进行纺丝，纤维性能较差。
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，提供一种芳香族纤维纺丝原液、芳香族纤维及其制备方法，以提高纺丝原液的粘度和可纺性。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种芳香族纤维纺丝原液的制备方法，将下述的组分混合得到芳香族纤维纺丝原液：(a)用于制备芳香族树脂的原料在溶剂中反应得到的芳香族树脂反应液；(b)表面活性剂；含有表面活性剂相比不包含表面活性剂具有提高的芳香族纤维纺丝原液的粘度。
在某些实施例中，含有表面活性剂相比不包含表面活性剂芳香族纤维纺丝原液在喷丝温度下的表观粘度提高15000cp以上，且芳香族纤维纺丝原液在喷丝温度下的表观粘度高于30000cp。
在某些实施例中，含有表面活性剂相比不包含表面活性剂芳香族纤维纺丝原液在喷丝温度下的表观粘度提高60000cp以上。
在某些实施例中，芳香族树脂包括间位芳纶、杂环芳纶、聚芳砜、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺及其衍生物中的任一种。
在某些实施例中，表面活性剂包括阳离子聚丙烯酰胺、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、脂肪酸甘油酯、聚氧化乙烯、聚乙烯醇或OP-10中的一种或任意组合。
在某些实施例中，表面活性剂的用量为树脂的0.01～10wt％。
一种芳香族纤维纺丝原液，包括下述的组分：(a)用于制备芳香族树脂的原料在溶剂中反应得到的芳香族树脂反应液；(b)表面活性剂；含有表面活性剂相比不包含表面活性剂具有提高的芳香族纤维纺丝原液的粘度。
在某些实施例中，含有表面活性剂相比不包含表面活性剂芳香族纤维纺丝原液在喷丝温度下的表观粘度提高15000cp以上，且芳香族纤维纺丝原液在喷丝温度下的表观粘度高于30000cp。
在某些实施例中，表面活性剂包括阳离子聚丙烯酰胺、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、脂肪酸甘油酯、聚氧化乙烯、聚乙烯醇或OP-10中的一种或任意组合。
一种芳香族纤维，由所述的芳香族纤维纺丝原液，经纺丝制备而成。
本发明通过简单的方法通过在芳香族纤维纺丝原液中添加表面活性剂，在分子链之间形成氢键或物理交联，增加芳香族纤维纺丝原液的表观粘度，可提高纺丝过程中喷丝的稳定性，进而提高芳香族纤维的综合性能，同时可提高纺丝速率，并适用于多工位纺丝，从而提升纺丝效率。本发明方法不仅解决了分子量较低或溶解度较差(浓度较低)的芳香族树脂浆液无法稳定纺丝的问题，避免了制备高分子量或高浓度的这类芳香族树脂过程中传质传热的高能耗及对设备的高要求，而且可改善纤维的表面活性，有利于拓宽后期产品的加工方式与应用领域。同时，本方法工艺简单、环保、节能、高效。
本发明方法可广泛适用于间位芳纶、杂环芳纶、芳砜纶及聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺及其衍生物等芳香族纤维的制备。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明做更全面、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。
本发明将下述的组分混合得到可纺性良好的高粘度的芳香族纤维纺丝原液：
(a)用于制备芳香族树脂的原料在溶剂中反应得到的芳香族树脂反应液；
(b)表面活性剂。
以下进行详细的说明。
(a)芳香族树脂反应液
在某些实施例中，芳香族树脂可以包括间位芳纶、杂环芳纶、聚芳砜、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺及其衍生物中的任一种。当然也可以包括能够通过表面活性剂提高树脂反应液粘度的其它未列举的芳香族树脂。
芳香族树脂的制备可以采用任何已知的技术，本发明对此没有特别的限制。在某些实施例中，以芳香族酰卤或酸酐和芳香族二胺为单体在有机溶剂中缩合得到。可适当选用脂肪族二胺、脂肪族酰氯作为次要组分。示例性的有机溶剂包括N,N-二甲基酰胺，N,N-二乙基酰胺，N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二甲苯、水杨酸、多聚磷酸中的一种或几种。
芳香族酰卤一般采用芳香族二酰卤，可用分子式XOC—A—COX或XOC—A’—Y—A’—COX表示。式中X为卤素，最常用的为氯。A和A’代表代表芳香族碳核(如苯、萘、联苯等)或二价非反应取代芳香族碳核。非反应取代基团示例性的包括卤素、低碳烷基、苯基、酰基、乙酰环氧基、环氧基、硝基、和磺酸基团等不与酰氯和胺反应的基团。Y代表连接两个芳香族碳核的不与酰氯或胺发生反应的包括但不限于醚(—O—)、硫醚(—S—)、羰基(—CO—)、磺基(—SO2—)、N-取代亚氨基、酰胺、N-取代酰胺、烷基脂等基团。在某些实施例中，两个酰氯基连接在芳香碳核不相邻的碳原子上(萘核的圆周位置除外)。根据应用需求选用上述结构中的至少一种。示例性的如对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、1,4-萘二甲酰氯、2,6-萘二甲酰氯、4,4’-双苯基酰氯、5-氯间苯二甲酰氯、5-甲氧基间苯二甲酰氯、和双(对氯苯)醚等。
在某些实施例中，芳香族酸酐可以采用已知的，示例性的包括均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯醚四甲酸二酐或3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐中的至少一种。
芳香族二胺可用分子式H2N—B—NH2或H2N—B’—Y—B’—NH2表示。式中B和B’代表芳香族碳核(如苯、萘、联苯等)或二价非反应取代芳香族碳核，非反应取代基团示例性的包括卤素、低碳烷基、苯基、硝基、丙烯酸酯、烷基羧基、二甲氨基、乙酰氨基等不与酰氯和胺反应的基团。Y代表连接两个芳香族碳核的不与酰氯发生反应的包括但不限于醚(—O—)、硫醚(—S—)、羰基(—CO—)、磺基(—SO2—)、N-取代亚氨基、酰胺、N-取代酰胺、烷基脂等基团。在某些实施例中，两个氨基连接在芳香碳核不相邻的碳原子上(萘核的圆周位置除外)。根据应用需求选用上述结构中的至少一种。示例性的如对苯二胺、间苯二胺、氯苯二胺、甲苯二胺、二氨基苯乙酮、氨基苯甲醚、二氨基联苯、1,5-萘二胺、双(氨基苯基)醚、N,N-双(4-氨基苯基)苯胺、N,N-双(氨基苯基)甲烷等。
芳香族树脂的制备可以采用低温溶液缩聚的方法、界面缩聚的方法等多种方法合成。在某些实施例中，采用低温溶液缩聚的方法，低温溶液缩聚后根据所用单体的不同可选的进行中和、过滤。下面仅举其中的几例。
在某些实施例中，聚酰亚胺可以采用任何已知的方法制备，一般采用芳香族二酸酐和芳香族二胺在极性有机溶剂中缩聚并亚胺化得到。在某些实施例中采用化学亚胺化的方法，化学亚胺化的催化剂可以选择吡啶、二甲基吡啶、三甲基吡啶、喹啉、异喹啉、三乙胺、二甲基乙醇胺等已知的催化剂。反应温度可以控制在150℃～300℃，或者150℃～250℃，或者180℃～220℃。
在某些实施例中，聚酰胺酰亚胺可以采用任何已知的方法制备，一般采用芳香族二酸酐和芳香族二胺在极性有机溶剂中缩聚反应，然后加入芳香族二酰氯继续反应，然后亚胺化得到。可以采用低温溶液缩聚的方法，在某些实施例中温度控制在-20℃～35℃，或者-10℃～20℃，或者-10℃～10℃。在某些实施例中是在纺丝的热处理过程中发生热亚胺化。由于聚酰胺酰亚胺溶解性极差，纺丝原液为较低分子量的聚酰胺酸，因此粘度小，在纺丝的热处理过程中发生亚胺化，分子量增大，性能提升。
在某些实施例中，间位芳纶的制备可以采用任何已知的技术，一般采用间苯二胺和间苯二甲酰氯作为起始原料。在某些实施例中，采用低温溶液缩聚的方法，反应温度控制在-20℃～50℃，或者-20℃～35℃，或者-10℃～20℃。在某些实施例中，需在反应前在溶剂中加入助溶剂，非限制性的示例可以包括氯化钙、氯化锂、氯化镁。在反应完成后，一般要加入中和剂进行中和，非限制性的示例可以为氢氧化钙、氢氧化锂、氨气、氢氧化镁、氧化钙等中的一种或任意的组合。
(b)表面活性剂
在某些实施例中，先按上述的方法获得芳香族树脂反应液，然后将表面活性剂与芳香族树脂反应液混合。
可以采用那些能够提高芳香族树脂纤维纺丝原液粘度的任何表面活性剂。示例性的表面活性剂包括阳离子表面活性剂(例如阳离子聚丙烯酰胺)、阴离子表面活性剂(例如硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠等)、非离子表面活性剂(例如脂肪酸甘油酯、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、OP-10等)中的任一种或任意组合。但，对于不同分子结构的芳香族树脂需要采用构型匹配的表面活性剂才能有效提高粘度。这种匹配是指表面活性剂与芳香族树脂分子链之间形成氢键或物理交联，从而提高纺丝原液的表观粘度。
可根据芳香族树脂结构和纺丝方法，选择合适的表面活性剂。在某些实施例中，芳香族树脂为聚酰亚胺时，表面活性剂采用阳离子聚丙烯酰胺。在某些实施例中，芳香族树脂为聚芳砜时，表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠或OP-10。在某些实施例中，芳香族树脂为间位芳纶、杂环芳纶或聚酰胺酰亚胺时，表面活性剂采用聚乙烯醇或聚氧化乙烯。
在某些实施例中，表面活性剂的用量为树脂的0.01～10wt％，优选0.02～3wt％，更优选0.05～1wt％。加入的太少无法起到提高粘度的目的，加入的太多除了带来不必要的浪费，还可能会影响纺丝工艺稳定性及纤维的结构与性能。
表面活性剂和树脂反应液的混合可以采用任何已知的混合手段，只要混合均匀即可，例如采用机械搅拌或超声辅助分散。
表面活性剂的加入方式可以是任意的，例如可直接在机械搅拌或超声辅助下单独加入到树脂反应液中，也可先分散于有机溶剂中再加入树脂反应液中。示例性的有机溶剂包括N,N-二甲基酰胺，N,N-二乙基酰胺，N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二甲苯、水杨酸、多聚磷酸中的一种或几种。
通过在芳香族纤维纺丝原液中添加某些表面活性剂，在分子链之间形成氢键或物理交联，增加了其表观粘度，提高了纺丝过程中喷丝的稳定性，进而提高芳香族纤维的综合性能。
不同的表面活性剂对不同的芳香族纤维纺丝原液粘度提高幅度并不相同。在某些实施例中在喷丝温度下的表观粘度提高15000cp以上，或者35000cp以上，或者60000cp以上。在某些实施例中，阳离子聚丙烯酰胺可以将聚酰亚胺纺丝原液粘度提高15000cp以上，十二烷基苯磺酸钠或OP-10可以将聚芳砜纺丝原液粘度提高25000cp甚至35000以上，聚乙烯醇、聚氧化乙烯可以将间位芳纶纺丝原液粘度提高将近60000cp，聚乙烯醇、聚氧化乙烯可以将杂环芳纶纺丝原液粘度提高25000cp以上。
不同的纺丝方法对纺丝原液的粘度要求不同，一般来说，有机高聚物纺丝原液进行湿法纺丝，其表观粘度应在5000～80000cp；进行干法纺丝，其表观粘度应在50000～150000cp，干喷湿纺介于二者之间。
在某些实施例中，芳香族纤维纺丝原液在喷丝温度下的表观粘度高于30000cp，或者高于60000cp，或者高于90000cp，或者高于130000。更高的粘度可以适应于更多的纺丝方法，可满足干法纺丝、干湿法纺丝或湿法纺丝中的至少一种。比如，聚酰胺酰亚胺不再仅仅可用湿法纺丝，可以用干法纺丝。
这不仅解决了分子量较低或浓度较低(溶解度较差)的高性能芳香族树脂浆液(例如聚酰胺-酰亚胺及聚酰亚胺类纺丝原液)无法稳定纺丝的问题，避免了制备高分子量或高浓度芳香聚酰胺树脂过程中传质传热的高能耗及对设备的高要求，而且可改善芳香聚酰胺纤维的表面活性，提高力学性能。
可喜的是，对于间位芳纶，表面活性剂的加入还可以提高纺丝原液的浸润性。无论是用于造纸、增强改性的短切纤维还是用于编织、浸渍复合的芳纶长丝，都要求间位芳纶纤维具有良好的浸润性，但由于间位芳纶纤维表面惰性，导致其在复合体系中的分散性差、界面结合不理想。
通过在间位芳纶树脂反应液中添加表面处理剂，而非在制成纤维后，再对纤维进行表面处理，以此来改善间位芳纶纤维的浸润性，解决了间位芳纶纤维在复合体系中的分散效果不理想、表面结合差的问题。由于表面处理剂是均匀溶解于树脂浆液中，然后在纺丝过程中“迁移”均匀分散并固着于纤维表面，表面处理剂用量和分布可控、并且不易脱落。
纤维的分散性指在水中的分散性或浸润性，可以通过将纺丝得到的间位芳纶纤维在水中分散，测量分散液浓度或接触角来表征。短切纤维(例如长度为小于8mm)测量分散液浓度，长丝测量接触角。分散液浓度的测量方法：在室温下(25℃)，将一定量的短切纤维加入定量的水中，通过10000rpm高速搅拌疏解1min，可均匀分散且5min内不发生明显絮凝、沉降、上浮，即可认为此分散均匀稳定，可得到对应的分散液浓度。
在某些实施例中，分散液浓度达10wt％以上，或者15wt％以上，在某些实施例中，接触角达到30°以下，或者15°以下。在某些实施例中，采用聚氧化乙烯、聚乙烯醇或OP-10，分散液浓度可达10wt％以上，或者15wt％以上，接触角可达5～10°。
为了提升纤维的其它性能，可在纺丝原液中添加功能性填料，例如抗氧剂(例如铋的氧化物或氢氧化物)、抗紫外吸收剂(例如二氧化钛)、导电填料(例如炭黑、石墨等)、抗静电填料(例如炭黑、金属氧化物)、二氧化硅等，表面活性剂与功能性填料同时加入，也有助于填料在纤维及其制品中的均匀分散。
纺丝得到纤维
纺丝可采用任何已知的技术，例如湿法纺丝、干湿法纺丝或干法纺丝中的其中一种。在某些实施例中，纺丝主要包括以下工序：喷丝-拉伸-水洗-干燥-热处理-收卷或切断，其中，长丝进行收卷，短切纤维进行切断。例如，某个具体实施例的干湿法纺丝包括：将树脂溶液离心除盐后装入反应罐进行脱泡，然后进行干湿法纺丝，经喷丝、拉伸、水洗、干燥、干热拉伸、上油、卷绕等工序得到纤维。
本文中表观粘度采用下述方法测定：将一定固含量的芳香族纤维纺丝原液装入600ml浅型烧杯(或直径为8.25cm的等同容器)加热至喷丝温度以上，然后采用美国BROOKFIELD博勒飞DV2T粘度计，选用合适的转子，在喷丝温度下进行测试。具体操作参考《DV2T粘度计操作手册(M13-167)》。
实施例1
本实例提供一种高粘度聚酰亚胺湿法纺丝原液及其制备方法。
在氮气保护下，向反应釜中加入4000g水杨酸，升温至180℃，搅拌使其充分熔融后加入200g 4,4-二氨基二苯醚、220g均苯四酸二酐和5g异喹啉，在180℃反应8h后升温至200℃继续反应4h，得到黄棕色聚酰亚胺溶液，树脂比浓对数粘度为0.92dl/g，100℃下表观粘度约18000cp。在机械搅拌下向上述间位芳纶树脂浆液中加入树脂质量0.2％的阳离子聚丙烯酰胺，搅拌均匀后过滤、脱泡备用，100℃下表观粘度约35000cp。经湿法纺丝得到模量为62cN/dtex，断裂强度为16.5cN/dtex，断裂伸长率为14％的聚酰胺酰亚胺纤维。
实施例2
本实例提供一种高粘度聚芳砜湿法纺丝原液及其制备方法。
在氮气保护下，将5L DMAC加入到反应釜中，开启搅拌，将500g 4,4’-二氨基苯砜加入到反应釜中，完全溶解后降温至-5℃，分批加入410g对苯二甲酰氯，保持反应体系温度不超过50℃，加料完毕后继续反应30min，最后，加入计量的150g氢氧化钙进行中和，得到固含约13wt％的聚二氨基二苯砜对苯二甲酰胺树脂溶液，70℃下表观粘度约48000cp。在机械搅拌下向上述间位芳纶树脂浆液中加入树脂质量0.5％的十二烷基苯磺酸钠，搅拌均匀后过滤、脱泡备用，70℃下表观粘度约72000cp。经湿法纺丝得到模量为110cN/dtex，断裂强度为4.5cN/dtex，断裂伸长率为18％的聚芳砜纤维。
实施例3
本实例提供一种高粘度聚芳砜干湿法纺丝原液及其制备方法。
在氮气保护下，将5L DMAC加入到反应釜中，开启搅拌，将180g 3,3’-二氨基苯砜和520g 4,4’-二氨基苯砜加入到反应釜中，完全溶解后降温至-20℃，分批加入580g对苯二甲酰氯，保持反应体系温度不超过50℃，加料完毕后继续反应60min，最后，加入计量的170g氢氧化钙进行中和，得到固含约18wt％的聚二氨基二苯砜对苯二甲酰胺树脂溶液，70℃下表观粘度约56000cp。在机械搅拌下向上述间位芳纶树脂浆液中加入树脂质量0.05％的OP-10，搅拌均匀后过滤、脱泡备用，70℃下表观粘度约92000cp。经干湿法纺丝得到模量为90cN/dtex，断裂强度为5.2cN/dtex，断裂伸长率为32％的聚芳砜纤维。
实施例4
本实例提供一种高粘度间位芳纶干喷湿法纺丝原液及其制备方法。
在氮气保护下，将5L DMAC和150g的氯化锂加入到反应釜中，开启搅拌，将480g间苯二胺加入到反应釜中，完全溶解后降温至-20℃，分批加入900g间苯二甲酰氯，保持反应体系温度不超过30℃，加料完毕后继续反应40min，最后，加入计量的200g氢氧化锂进行中和，得到固含约17wt％的间位芳纶树脂溶液，50℃下表观粘度约80000cp。在机械搅拌下向上述间位芳纶树脂浆液中加入树脂质量0.1％的聚乙烯醇，搅拌均匀后过滤、脱泡备用，50℃下表观粘度约140000cp。经干湿法纺丝得到模量为125cN/dtex，断裂强度为5.6cN/dtex，断裂伸长率为28％的间位芳纶纤维，在水中分散性良好，接触角为10°左右。接触角的测量方法：在室温下(25℃)，将芳纶长丝平铺固定在玻璃板上进行接触角测定。
实施例5
本实例提供一种高粘度聚酰胺酰亚胺干法纺丝原液及其制备方法。
在氮气保护下，将400g对苯二胺加入6.5L N,N-二甲基乙酰胺溶剂中，搅拌至充分溶解后冷却至0℃，加入816g 3,3’，4,4’-联苯四羧酸二酐，反应3h后加入188g对苯二甲酰氯，继续反应1h，得到固含为18％的纺丝原液，180℃时表观粘度高达4500cp。在机械搅拌下，向体系中加入树脂质量1％的聚氧化乙烯，纺丝原液在180℃时表观粘度高达65000cp。经干法纺丝(180℃)和热处理(380℃)，得到模量为603.6cN/dtex，断裂强度为17.5cN/dtex，断裂伸长率为2.8％的聚酰胺-酰亚胺共聚物纤维。
实施例6
本实例提供一种高粘度杂环芳纶干喷湿法纺丝原液及其制备方法。
在氮气保护下，将5L DMAC和150g的氯化锂加入到反应釜中，开启搅拌，将112g 2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和217g间苯二胺加入到反应釜中，完全溶解后降温至-15℃，分批加入508g间苯二甲酰氯，保持反应体系温度不超过30℃，加料完毕后继续反应90min，最后，加入计量的130g氢氧化锂进行中和，得到固含约15wt％的杂环芳纶树脂溶液，80℃下表观粘度约56000cp。在机械搅拌下向上述间位芳纶树脂浆液中加入树脂质量0.05％的聚乙烯醇，搅拌均匀后过滤、脱泡备用，80℃下表观粘度约84000cp。经干湿法纺丝得到模量为180cN/dtex，断裂强度为6.5cN/dtex，断裂伸长率为6％的杂环芳纶纤维。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种芳香族纤维纺丝原液的制备方法，其特征在于，将下述的组分混合得到芳香族纤维纺丝原液：(a)用于制备芳香族树脂的原料在溶剂中反应得到的芳香族树脂反应液；(b)表面活性剂；含有表面活性剂相比不包含表面活性剂具有提高的芳香族纤维纺丝原液的粘度。
2.根据权利要求1所述的芳香族纤维纺丝原液的制备方法，其特征在于，含有表面活性剂相比不包含表面活性剂芳香族纤维纺丝原液在喷丝温度下的表观粘度提高15000cp以上，且芳香族纤维纺丝原液在喷丝温度下的表观粘度高于30000cp。
3.根据权利要求2所述的芳香族纤维纺丝原液的制备方法，其特征在于，含有表面活性剂相比不包含表面活性剂芳香族纤维纺丝原液在喷丝温度下的表观粘度提高60000cp以上。
4.根据权利要求1所述的芳香族纤维纺丝原液的制备方法，其特征在于，芳香族树脂包括间位芳纶、杂环芳纶、聚芳砜、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺及其衍生物中的任一种。
5.根据权利要求1所述的芳香族纤维纺丝原液的制备方法，其特征在于，表面活性剂包括阳离子聚丙烯酰胺、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、脂肪酸甘油酯、聚氧化乙烯、聚乙烯醇或OP-10中的一种或任意组合。
6.根据权利要求1所述的芳香族纤维纺丝原液的制备方法，其特征在于，表面活性剂的用量为树脂的0.01～10wt％。
7.一种芳香族纤维纺丝原液，其特征在于，包括下述的组分：(a)用于制备芳香族树脂的原料在溶剂中反应得到的芳香族树脂反应液；(b)表面活性剂；含有表面活性剂相比不包含表面活性剂具有提高的芳香族纤维纺丝原液的粘度。
8.根据权利要求7所述的芳香族纤维纺丝原液，其特征在于，含有表面活性剂相比不包含表面活性剂芳香族纤维纺丝原液在喷丝温度下的表观粘度提高15000cp以上，且芳香族纤维纺丝原液在喷丝温度下的表观粘度高于30000cp。
9.根据权利要求7所述的芳香族纤维纺丝原液，其特征在于，表面活性剂包括阳离子聚丙烯酰胺、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、脂肪酸甘油酯、聚氧化乙烯、聚乙烯醇或OP-10中的一种或任意组合。
10.一种芳香族纤维，其特征在于，由权利要求1～6任一项制备方法制备得到的芳香族纤维纺丝原液，或是权利要求7～9任一项所述的芳香族纤维纺丝原液，经纺丝制备而成。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110373814A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-10-25 | 四川大学 | 对位芳纶纳米纤维膜及其制备方法 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110373814A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-10-25 | 四川大学 | 对位芳纶纳米纤维膜及其制备方法 |
| CN111334888A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-06-26 | 四川大学 | 一种间位芳香族聚酰胺纺丝原液的改性方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李建颖: "《食品添加剂速查手册》", 30 November 2017, 南开大学出版社 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114686997A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-07-01 | 清华大学 | 亚微米杂环芳纶纤维及其制备方法 |
| CN114686997B (zh) * | 2022-04-18 | 2022-12-06 | 清华大学 | 亚微米杂环芳纶纤维及其制备方法 |
| CN114717681A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-07-08 | 南通博联材料科技有限公司 | 一种耐高温、阻燃聚酰胺酰亚胺基长丝及其绿色制备和原位增强方法 |
| CN114717681B (zh) * | 2022-05-27 | 2024-06-14 | 南通博联材料科技有限公司 | 一种耐高温、阻燃聚酰胺酰亚胺基长丝及其绿色制备和原位增强方法 |
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