[發明專利]一種含氟芳酰胺纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 201010117845.0
• 申請日: 2010-03-05
• 公開（公告）號: CN101781813A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 張勝才;韓和平;潘育英;游傳榜;石和平;張鷗
• 申請（專利權）人: 四川輝騰科技有限公司
• 主分類號: D01F6/90
• 分類號: D01F6/90;C08G69/32;D01D1/02;D01D1/10;D01D5/00;D01D5/06;D01D10/02;D01D10/06
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉雪蓮;吳彥峰

技術領域

本發明涉及一種芳酰胺纖維及其制備方法，特別涉及一種含氟芳酰胺纖維及其制備方法，屬于高分子聚合物紡絲領域。

背景技術

芳香族聚酰胺纖維，又稱芳綸，是分子鏈上的重復結構單元為芳香環和酰胺基的一類高性能合成纖維，1974年美國貿易聯合會（FTC）將其命名為“Armid?Fibers”，我國命名為芳綸，也可以簡稱為“芳酰胺纖維”。

芳酰胺纖維的種類較多，可以分為對位芳綸和間位芳綸，間位芳綸主要有聚間苯二甲酰間苯二胺纖維（芳綸1313），其耐高溫性、強度模量都相對較低；對位芳綸具有高強度、高模量、耐高溫的性能，其種類較多，已工業化的有芳綸1414（芳綸II）和芳雜環纖維（SVM、Armos）。芳綸1414是以對苯二甲酰氯（TPC）和對苯二胺（PPDA）為原料經縮聚紡絲制成；SVM、Armos是在芳綸1414所用單體的基礎上加入二氨基苯并咪唑，在極性溶劑中聚合，并經濕法紡絲制成。

對位芳綸雖然具有高強度、高模量、耐高溫的特性，但其阻燃性欠佳（極限氧指數在28～30），吸濕率高（3～6%），濕態下纖維強度下降大，抗紫外線、耐輻射性能較差。這些弱點都使其應用受到很大限制。

為了提高聚芳酰胺的阻燃性，對聚芳酰胺樹脂的合成進行了大量的改性研究，其中，在聚芳酰胺中引入含氟結構單元的改性引起了密切的關注。人們發現在合成聚酰胺樹脂時引入含氟基團，可以提高樹脂的阻燃性，并具有較低的吸水率。但是，由于在分子主鏈上引入了三氟甲基（CF₃）等含氟基團后，由于吸電子性和空間位阻，使得分子間的作用力大為降低，降低了縮聚親核成分的活性，從而抑制縮聚反應，難以合成高分子量的含氟聚芳酰胺樹脂，合成的含氟聚芳酰胺樹脂的特性粘度通常為0.36～0.74dl/g，即使在加入吡啶增加聚合度的情況下，也僅能得到特性粘度為0.71～0.91dl/g的樹脂。因而此類樹脂難以滿足高性能應用的需要，更難以滿足紡絲的需要，由該樹脂無法獲得有足夠強度和良好綜合性能的纖維。即使是分子量較高的含氟樹脂，也難以成功紡制出高阻燃性的含氟芳酰胺纖維。這是因為分子間作用力的降低，使得紡絲過程中絲條缺少集束力，易產生單絲的分散性，使纖維質量難以控制；三氟甲基（CF₃）等基團的存在還改變了初生纖維的凝固狀態，初生含氟芳酰胺纖維流動速度快，易形成凝固不完全的缺陷。因此目前雖然已成功合成含氟聚芳酰胺樹脂，但至今還沒有成功制備出高阻燃性的含氟芳酰胺纖維。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中高性能的芳綸類纖維阻燃性低、吸濕率大、濕態下纖維強度低、抗輻射和紫外線差等不足，提供一種以高分子量含氟聚芳酰胺樹脂為成纖聚合物，經紡絲成型固化而得的氟聚芳酰胺纖維。本發明的另一目的是提供該含氟芳酰胺纖維的制備方法。本發明的含氟芳酰胺纖維具有高強度、高模量、高阻燃性、耐高溫、吸濕性低、介電強度高、表面能低、耐輻射和紫外線等優良的綜合性能，能滿足高性能的應用要求，可用于航空航天、現代國防和各類高技術產業領域。

本發明實現上述發明目的的技術方案如下：

一種含氟芳酰胺纖維，它是由含氟芳酰胺樹脂紡絲制成，其纖維斷裂強度為18～21?cN/dtex，模量為600～700?cN/dtex，伸長率為2.0%～3.5%，極限氧指數為45～50，所述含氟芳酰胺樹脂的結構式為：

????

式中???Ar₁?為：?

????、、、

中的1中或兩種，R₁、R₂?為：??F?或CF₃

?Ar₂?為：或；

n?=?50?-500，i?=?0.1-1.0，?j?=?0-0.9。

本發明的含氟芳酰胺纖維的制備方法包括以下步驟：

（1）、合成含氟聚芳酰胺樹脂：

將原料A與原料B按照摩爾比為1.0：0.95～1.05在強極性溶劑和/或其無機鹽溶液中進行低溫預縮聚，起始反應溫度為-15～20℃，預縮聚時間為1～5h，預縮聚反應混合物加熱至40-95℃后聚合1-3h，獲得特性粘度為5～10?g/dl的含氟芳酰胺樹脂溶液；

所述原料A為對苯二甲酰氯（TPC），

所述原料B為含氟二胺或含氟二胺與對苯二胺（PPDA）或2，5’-二胺基苯并咪唑的混合物，