[发明专利]含杂环芳族聚酰胺纤维及其制备方法以及由该纤维构成的布帛和经该纤维补强的纤维强化复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及芳族聚酰胺纤维及其制备方法以及由该纤维构成的织物和经该纤维补强的纤维强化复合材料。更具体而言，涉及与以往的芳族聚酰胺纤维相比，具有优异的机械特性的平衡，尤其是具有优异的抗张强度、初始模量和在与纤维轴垂直的方向上的强度的平衡，同时在湿热条件下强度保持率高的芳族聚酰胺纤维及其制备方法以及由该纤维构成的阻燃性、防弹性优异的布帛和经该纤维补强的、将补强效果尽可能地提高的纤维强化复合材料。 

背景技术

目前，包含芳族二羧酸成分和芳族二胺成分的芳族聚酰胺纤维，由于对其强度、高弹性率、高耐热性等特性的应用而被广泛应用于工业用途、衣料用途。特别是对位类的芳族聚酰胺纤维(以下有时称为“对位芳族聚酰胺纤维”)，因其优异的高刚性、高耐热性、抗疲劳性，所以被广泛应用于工作服和劳保手套等防护衣料用途、汽车的制动衬块等摩擦材料、轮胎或光纤的补强材料等。 

作为代表性的对位类芳族聚酰胺纤维，例如可举出聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维，该纤维具有众多优点。然而，从通过利用聚合物纺丝原液的光学各向异性的所谓液晶纺丝法进行生产的观点来看，在纺丝工艺上存在问题，而且，在纤维的机械特性中，其强度未必高，拉伸度低且韧性不足，并且在与纤维轴垂直的方向上的强度不够充分等，存在尚需进一步改良的特性。 

于是，提出了在保持光学各向异性的状态下导入含杂环单体，以提高机械特性的芳族聚酰胺纤维(例如：日本特开昭51-8363号公报 等)。 

另外，还实施了如下芳族共聚酰胺纤维的开发：相对于公知的酰胺溶剂具有高溶解度，因此可易于纺丝，同时具有高抗张强度和高初始模量。 

例如，在日本特开平7-300534号公报、日本特开平7-278303号公报、中国专利申请公开第14733969号说明书中，提出了包含作为重复结构单元的含杂环单体，相对于酰胺溶剂可以形成各向同性溶液的芳族共聚酰胺。该芳族共聚酰胺易于成形为纤维，可以得到与以往相比抗张强度和初始模量高的纤维。 

再者，对位类芳族聚酰胺纤维，从其LOI值(极限氧指数)为29也可知在阻燃性上也优于尼龙或聚酯等以往的衣料用纤维。然而，随着在医院等的耐火窗帘或航空器用的座椅套等各领域的性能要求日益严格，强烈要求开发出阻燃性优异的对位类芳族聚酰胺纤维。 

作为制备阻燃性芳族类聚酰胺纤维的方法，迄今为止人们提出了各种方案。例如，在日本特公昭55-51069号公报中，提出了用芳胺对以聚间苯二甲酰间苯二胺纤维为代表的间位芳族聚酰胺纤维进行热处理，然后用卤代磷腈(halogen-substituted phosphazene)等进行处理而赋予阻燃性的方法。 

但是，在该方法中，即使在比间位芳族聚酰胺的结晶性还高的对位芳族聚酰胺中，阻燃剂的附着也未必充分，因此不能得到具有耐久性的阻燃性对位芳族聚酰胺纤维。因此，尝试如日本特开平1-221537号公报(专利文献2)所示的将间位芳族聚酰胺纤维和对位芳族聚酰胺纤维混纺的方法，或如日本特开平3-837号公报所示的使阻燃性羊毛纤维和对位芳族聚酰胺纤维的织物形成2层结构而使用的方法，但仍未获得具有充分性能的织物。再者，如日本特开平7-197317号公报所示，也尝试在对位芳族聚酰胺纤维纺丝时，使其含有阻燃剂而提高阻燃性的方法，但该方法存在阻燃剂的选择受限，且不能得到具有充分强度的纤维等问题。 

另一方面，为了提高阻燃性能，还提出了使用具有比芳族聚酰胺纤维更高的阻燃性的聚对苯撑苯并双噁唑纤维的阻燃性布帛和衣料。诚然，使用该纤维可以提高阻燃性，但该纤维价格非常高，结果导致由该纤维制成的布帛和衣料变得非常昂贵的问题。 

由此，期待开发出与以往的采用对位芳族聚酰胺纤维大致相同程度般廉价，且与以往的采用对位芳族聚酰胺纤维的情况相比，阻燃性能、防弹性能、抗切断性和树脂的补强效果得到改善的布帛。 

发明内容

本发明的目的在于提供与以往的芳族聚酰胺纤维相比，具有优异的机械特性平衡，尤其是具有优异的抗张强度、初始模量和在与纤维轴垂直的方向上的强度的平衡，同时在湿热条件下强度保持率高的芳族聚酰胺纤维，和提供可以稳定制备该纤维的芳族聚酰胺纤维的制备方法。