[发明专利]全间位芳香族聚砜酰胺纤维的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学纤维的制造方法，特别涉及一种全间位芳香族聚砜酰胺纤维的制造方法。

背景技术

芳香族聚砜酰胺具有优异的耐热性和耐火焰性，以及优异的高温电绝缘性能，用于制备防火抗焰材料和高使用温度绝缘材料，如纤维等。

中国专利CN1176256C公开了一种芳香族聚砜酰胺纤维的制造方法，其采用5％～50％的3’3-二氨基二苯砜(3’3-DDS)和50％～95％的4’4-二氨基二苯砜(4’4-DDS)共混后与对苯二甲酰氯(TPC)低温溶液聚合和湿法纺丝获得，纤维分子结构中的间对位芳香族酰胺键含量5％～50％，对位芳香族酰胺键含量50％～95％。

该方法制得的芳香族聚砜酰胺纤维具有强度好、热收缩小的优点，但是缺点是断裂伸长较小、卷曲性能较差，往往因此而影响纤维在成纱工序中的可纺性，增加纱线的脆性，降低成纱强度。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种全间位芳香族聚砜酰胺纤维的制造方法，配合合理的聚合、纺丝和后处理工艺生产出全间位芳香族聚砜酰胺纤维，调整聚合体大分子的分子结构，改善纤维的卷曲性能和增加断裂伸长，提高成纱可纺性。

为实现上述目的，本发明的全间位芳香族聚砜酰胺纤维的制造方法包括纺丝浆液的制备、湿法纺丝、后处理三个步骤，以3’3-二氨基二苯砜和间苯二甲酰氯(IPC)为原料，使其在有机极性溶剂中溶解，这些有机极性溶剂例如是N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺等。上述的溶液采用低温溶液聚合方法进行聚合，聚合终了后加入无机碱对反应生成的氯化氢进行中和，该无机碱通常可用氢氧化钙，也可使用氢氧化锂或氢氧化镁，也可使用钙、锂或镁的氧化物。制成的纺丝浆液中聚合体的含固量为10％～20％，将制得的纺丝浆液进行湿法纺丝，湿法纺丝中的凝固浴由N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺等有机极性溶剂、水和钙、锂、镁的氯化物中的一种构成。凝固后的纤维经预拉伸、水洗和干燥后得到初生丝条。该丝条经过高温热拉伸、热定型、上油、干燥、卷曲等后处理工序得到成品全间位芳香族聚砜酰胺纤维。

纺丝浆液的制备如下：将3’3-DDS溶解于有机极性溶剂，如N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中，冷却至-20～20℃，再加入与3’3-DDS等摩尔的IPC，加入IPC时应控制加入速度，保证聚合温度在-10～30℃的范围内，IPC全部加入后在-10～30℃下继续反应30分钟以上，然后加入与3’3-DDS等摩尔的无机碱中和聚合反应中产生的氯化氢，中和反应温度控制在20～80℃，中和反应时间控制在无机碱全部加入后1～24小时，中和生成的碱氯化物和水溶解在浆液中，由此制成聚合体含固量10％～20％的纺丝浆液。

湿法纺丝的过程如下：在传统的直向或转向湿法纺丝设备上将上述纺丝浆液经计量泵计量、过滤器过滤、从喷丝头喷入凝固浴槽中。该喷丝头的纺丝孔数为500～30000孔，纺丝孔径一般用0.05～0.15mm，纺丝速度3～30m/min，凝固浴的组成为：有机极性溶剂(例如DMAc)15～60％，金属卤化物(例如氯化钙)0～60％，加水至100％(均为质量百分比)，凝固浴的温度控制在0～90℃；凝固成丝后进入预拉伸槽，拉伸浴组成为：有机极性溶剂(例如DMAc)10～50％，金属卤化物(例如氯化钙)0～20％，加水至100％(均为质量百分比)，拉伸浴的温度控制在30～100℃，预拉伸比控制在1～5倍，最好是1.5～3倍；随后在40～80℃的纯水中进行水洗；再在100～260℃的条件下干燥处理得到初生丝条。

后处理的过程如下：初生丝条在250～450℃的热管中拉伸，拉伸倍率1～3倍，最好1.5～2倍；拉伸丝随后再通过250～450℃的热定型机进行稳定化处理，处理时间0.5～5分钟，最好1～2分钟；然后用阳离子型油剂上油，上油率0.3～0.9％；上油丝在100～150℃的热风烘箱中干燥，干燥后的丝条含水率控制在4～20％；然后在蒸汽给湿的条件下卷曲，卷曲温度控制在100～260℃，最好在150～200℃；最后通过冷却定型后，采用通常的切断机切断成全间位芳香族聚砜酰胺成品纤维。

本发明采用3’3-DDS和IPC为单体通过低温溶液聚合后获得全间位芳香族聚砜酰胺分子，大分子结构中含有全部间位型的芳香族酰胺分子键和砜基。它与常规芳香族聚砜酰胺分子结构的区别是，改变了常规芳香族聚砜酰胺分子结构中的间位和对位共混型芳香族酰胺分子键的形式。采用本发明所述的这种分子结构的聚合体通过湿法纺丝而获得全间位芳香族聚砜酰胺纤维，这种纤维具有断裂伸长大、卷曲性能好的优点。