[发明专利]一种高强度对位芳纶纤维及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高强度对位芳纶纤维及其制备方法，涉及对位芳纶纤维技术领域，本发明从聚合物制备出发，继而得到高品质聚合体，经纺丝控制处理，稳定得到一种高强度对位芳纶复丝纤维。本发明制备方法简单、稳定、成本低、生产效率高、适合工业化改造提升。

技术领域

本发明涉及对位芳纶纤维技术领域，涉及一种高强度对位芳纶纤维及其制备方法。

背景技术

对位芳纶全称为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，是由对苯二胺与对苯二甲酰氯缩聚制得高聚物，经处理，聚合物溶解、挤出，整理得到的一种高性能特种纤维。对位芳纶属于高刚性聚合物，其分子结构具有高度的对称性和规整性，大分子链之间形成很强的氢键，因此具有高强度、高模量、耐高温、低密度、热收缩性小、尺寸稳定性好等优点，广泛应用于航空航天、安全防护、信息通讯、输送缆绳、建筑结构增强等关键领域。

专利申请CN113136629A公开了一种高强、高伸长对位芳纶长丝的工业生产方法，对传统对位芳纶纺丝方法进行了阐述，要求聚合物树脂的特性粘度为6.0dL/g～6.7dL/g，未对工艺进行系统描述。专利申请CN109183177A公开了一种高强高模的对位芳纶纤维及制备方法，该方法主要通过有机盐改性，将对位芳纶纤维进行改性处理得到。另外，目前国外对KM2级高强型对位芳纶纤维技术封锁及禁运，以及我国还没有稳定生产高强型对位芳纶纤维能力，因此，迫切需要一种高强型对位芳纶纤维的稳定制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度对位芳纶纤维及其制备方法，以克服现有技术存在的问题，本发明从聚合物制备出发，继而得到高品质聚合体，经纺丝控制处理，得到一种稳定的高强度对位芳纶复丝纤维，制备工艺简单、稳定、成本低、生产效率高、适合工业化改造提升。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种高强度对位芳纶纤维的制备方法，包括：

(1)将对苯二胺有机溶液和对苯二甲酰氯按照摩尔比(0.9-1.1):1混合反应，在低温搅拌釜环境下，加压缩聚，一步法获得特性黏度在5dL/g-10dL/g的聚对苯二甲酰对苯二胺聚合物；

(2)将聚对苯二甲酰对苯二胺聚合物溶解在浓硫酸中获得质量浓度为19％-21.5％的液晶态纺丝原液；

(3)将液晶态纺丝原液经过滤器后进行真空脱泡，然后依次经过滤、计量、挤出喷丝后经过空气层进入凝固浴中，经中和、洗涤、上浆、干燥、热定型、上油、卷绕，制得高强度对位芳纶纤维。

进一步地，以质量分数计，所述对苯二胺有机溶液由84％-92％的溶剂、4％-9％的无机盐以及4％-7％对苯二胺组成。

进一步地，所述溶剂为氮甲基吡咯烷酮、四氢呋喃和N,N-二甲基乙酰胺中的一种；所述无机盐为氯化钙和氯化锂中的一种。

进一步地，步骤(1)中低温搅拌温度为-15-0℃，搅拌速度200-500rpm，时间为15min-2h，加压压力在0.1MPa-0.8MPa。

进一步地，步骤(2)中浓硫酸质量浓度为99％-100％，溶解温度为75-90℃。

进一步地，步骤(3)中过滤器孔径为10-300μm。

进一步地，步骤(3)中挤出喷丝时采用的喷丝板孔径50-90μm，空气层高度为3-10mm，凝固浴温度5-30℃。

进一步地，步骤(3)中采用氢氧化钠溶液中和，且氢氧化钠溶液质量浓度为1％-3％，温度为20-50℃；上浆时采用的上浆剂采用由酚醛树脂、聚丙烯酸酯和耐磨剂中的一种或多种形成的水稀释液，使纤维上浆质量浓度为0.5-2％；热定型温度为190℃-340℃；卷绕速度为260-330m/min。

一种高强度对位芳纶纤维，采用上述的制备方法制得。