[发明专利]一种高强度液晶聚合物纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度液晶聚合物纤维的制备方法，包括：将液晶聚合物纤维卷绕在收卷筒上，在负压条件下进行热处理，所述热处理的温度低于液晶聚合物的熔点，所述收卷筒的热膨胀系数大于所述液晶聚合物。该方法利用收卷筒与液晶聚合物纤维热膨胀系数的差异，使液晶聚合物纤维在热处理过程中被拉伸，保证纤维强度和均匀性，该方法简单易行，容易工业化生产，具有很好的产业化价值。

技术领域

本发明涉及高性能纤维技术领域，尤其是涉及一种高强度液晶聚合物纤维的制备方法。

背景技术

液晶聚合物(LCP)具有高强度、高模量、耐高温、耐化学腐蚀及较高的尺寸稳定性，在航空航天、国防军工、特种产业领域具有广泛应用。鉴于溶液纺丝存在生产成本高、环境污染等问题，采用熔融纺丝制备高强、耐热、耐酸碱的液晶纤维成为发展趋势。液晶聚合物的熔融纺丝与普通聚合物的纺丝过程有很大不同，液晶材料在熔点与清亮点之间有可流动的、光学各向异性结构，分子链易取向，并呈现长的取向松弛时间，在冷却固化过程中取向结构在很大程度上被保持，得到高性能特种纤维。

现有技术中，用高分子量液晶聚合物进行熔融纺丝，难以兼顾可纺性及纤度，且纺丝温度高，纤维易降解。用较低分子量聚合物纺丝，初生纤维强度低，通常需要进行长时间的固相聚合，以提高液晶聚酯纤维的强度、耐热性和热尺寸稳定性等性能，工业上通常采用将纤维形成卷装，再进行固相增粘。但是在进行固相聚合反应时存在由卷装形状发生解舒，导致纤维长度方向的均一性和强度降低，还会导致以缺陷为起点纤维原纤维化的问题。

专利CN101622384A和专利CN102348841A将液晶聚合物纤维短时间处于其熔点之上进行热处理，来制备高强度、纤度均一、耐磨损的液晶聚合物纤维。由于处理温度高于液晶聚合物纤维熔点，所以处理时间不能过长，因此对于材料强度的增强效果不够，纤维强度普遍在20cN/dtex左右。而且对于热处理温度及收卷温度等的控制要求非常严格，无形中增加了制备的难度。

另外，还有方法通过控制纺丝卷绕张力来制备高强度液晶聚合物纤维，但这种方法需要采用特定熔融粘度的芳香族聚酯，否则容易断丝。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出一种高强度液晶聚合物纤维的制备方法，利用收卷筒与液晶聚合物纤维热膨胀系数的差异，使液晶聚合物纤维在热处理过程中被拉伸，保证纤维强度和均匀性，具有很好的产业化价值。

根据本发明实施例的高强度液晶聚合物纤维的制备方法，包括：

将液晶聚合物纤维卷绕在收卷筒上，在负压条件下进行热处理；其中，所述热处理的温度低于液晶聚合物的熔点，所述收卷筒的热膨胀系数大于所述液晶聚合物。

发明人经大量实验研究发现，将LCP纤维卷绕在热膨胀系数更高的收卷筒上，一同进行热处理，在热处理过程中，收卷筒的膨胀对纤维起到拉伸作用，能显著提高纤维强度，保证均匀性。为更好地实现上述效果，优选控制收卷筒的热膨胀系数比LCP树脂大10％～800％，进一步优选50％～500％，再进一步优选为60％～300％，利于在热处理过程中对LCP纤维进行有效拉伸，并避免纤维断丝。热处理后的纤维可以反卷在纸管上，方便储运和使用。本方法简单易行，容易工业化，有显著的应用价值。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。