[发明专利]一种聚芳砜酰胺纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚芳砜酰胺纤维的制备方法。

背景技术

聚芳砜酰胺纤维是一种产业用以及特殊防护用为主的耐热纤维，是一种能在250℃以上 长期使用，或者在更高的温度下能瞬间使用的纤维。

聚芳砜酰胺纤维具有优越的耐热性，良好的电绝缘性，很好的尺寸稳定性与耐化学腐蚀 性，暴露在高温下仍能保持良好的物理性能，它在高温过滤袋，耐温防火服及F.H级电绝缘 纸以及一些其他工业应用领域。

现有的聚芳砜酰胺纤维的制备是采用以N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂的湿法纺丝 方法。其步骤如下：首先以不同比例的4，4’-二氨基二苯基砜(4，4′-DDS)、3，3’-二氨基二苯基砜 (3，3’-DDS)和等当量的对苯二甲酰氯(TPC)为单体在DMAc中溶解，在低温下聚合后得到一定 固含量的聚芳砜酰胺纺丝溶液，经过过滤除去杂质、脱泡等纺丝液处理工艺流程，最后通过 计量泵计量从喷丝头挤出并在凝固浴中凝固成型，然后经过空气集束、塑化拉伸、水洗烘干、 热拉伸等工序制备成聚芳砜酰胺纤维。

中国专利CN101255616A公布了一种转向型湿法纺丝法制备聚芳砜酰胺纤维的方法。其 纺丝液固含量为12wt％～15wt％，粘度为20000～24000cp(20～24Pa·s)。纺丝液经喷丝头挤出， 经过第一凝固槽，转向进入第二凝固槽，然后进行塑化拉伸，其塑化拉伸倍数为2～4倍，通 过水洗、干燥、上油、1.5～3倍的300～400℃热拉伸和300～400℃热定型得到2.8～3.2cN/dtex 的聚芳砜酰胺纤维。

中国专利CN101275308A公布了一种全间位聚芳砜酰胺纤维的制备方法，将3，3’-二氨基 二苯砜溶解于DMAc中，加入与二氨基二苯砜等摩尔量的对苯二甲酰氯，用无机碱中和，制 成固含量为10wt％～20wt％的纺丝溶液。经计量、过滤后经喷丝口喷出，纺丝速度3～30m/min， 凝固成丝后进入拉伸浴，拉伸倍数为1～5倍，水洗和干燥后进行250～450℃下的热管拉伸， 拉伸倍率1～3倍，再经过250～450℃热定型和上油后得到断裂伸长和卷曲度较好的纤维，力 学性能为2.7cN/dtex左右。

现有的技术中存在一系列问题：

对于湿法纺丝来说其溶液的粘度较低，采用喷丝头负拉伸，纺丝液从喷丝头喷出直接进 入凝固浴中出现出口胀大，不利于丝条在凝固浴中取向结构的形成，导致初生丝在塑化拉伸 中难以承受较大的拉伸，在水洗、干燥过程中几乎无拉伸，而且初生丝的塑化拉伸也不能弥 补其在凝固浴中的取向缺陷。最终得到的纤维的力学性能不高，强度低于3.2cN/dtex，在强 度要求高的场合中的应用受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚芳砜酰胺纤维的制备方法，利用干喷湿法纺丝工艺，通过喷 丝头正拉伸与逐级的凝固、水洗和干燥中的拉伸过程，保证初生纤维的高度取向，并且通过 拉伸倍数较低的高温拉伸，完善大分子取向和结晶，得到力学强度较高的聚芳砜酰胺纤维。

本发明的一种聚芳砜酰胺纤维的制备方法，将表观粘度为20～200Pa·s的聚芳砜酰胺溶液 在60～130℃下经喷丝孔挤出后通过20～80cm的空气层后进入凝固浴，其中出凝固浴的牵伸速 率与喷丝孔挤出速率之比为1.2～5倍，然后经过至少两级塑化拉伸和水洗拉伸，并进行干燥 拉伸和进一步的高温热拉伸，制备得到的聚芳砜酰胺纤维单丝纤度为1.0～5.0dtex，断裂强度 大于3.8cN/dtex。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种聚芳砜酰胺纤维的制备方法，所述的聚芳砜酰胺溶液的浓度5～30wt％。

如上所述的一种聚芳砜酰胺纤维的制备方法，所述的聚芳砜酰胺为由结构式(1)～(4) 中的一种结构单元组成的均聚物或者由结构式(1)～(4)中的任意两种结构单元组成的无规 共聚物。

结构式(1)

结构式(2)

结构式(3)

结构式(4)

所述聚芳砜酰胺的重均分子量为10000～100000。

如上所述的一种聚芳砜酰胺纤维的制备方法，所述任意两种结构单元组成的无规共聚物 的无规共聚聚芳砜酰胺的两种结构单元摩尔比例为1∶9～9∶1