[發(fā)明專利]一種制造芳綸Ⅲ的多級(jí)拉伸工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210290054.7
• 申請(qǐng)日: 2012-08-15
• 公開（公告）號(hào): CN102797061A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鳳德;劉克杰;楊文良;曹先軍;陳超峰;蘭江;彭濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中藍(lán)晨光化工研究設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號(hào): D01D5/12
• 分類號(hào): D01D5/12;D01D10/02;D01D10/06
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 趙麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種芳綸Ⅲ的紡絲工藝，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種制造高強(qiáng)高模芳綸Ⅲ的紡絲過(guò)程中的多級(jí)拉伸工藝，屬于化學(xué)合成纖維技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

　　芳綸Ⅲ纖維類似于俄羅斯的APMOC纖維，由對(duì)苯二甲酰氯，對(duì)苯二胺，5(6)-胺基-2-(4-胺基苯基)苯并咪唑三種單體共聚而成。這種纖維的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量分別比Dupont公司的Kevlar49纖維高出38%和20%。芳綸Ⅲ纖維增強(qiáng)復(fù)合材料廣泛用于國(guó)防軍工，航空航天及民用高端材料領(lǐng)域。一般而言：強(qiáng)度＞30cn/dtex，模量＞930cn/dtex的芳綸Ⅲ叫做高強(qiáng)高模芳綸Ⅲ纖維。

　　實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在芳綸Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)品的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變纖維成型加工過(guò)程中的拉伸工藝，可進(jìn)一步提高纖維的力學(xué)性能，相關(guān)技術(shù)在本領(lǐng)域未見(jiàn)公開報(bào)道與使用。

申請(qǐng)?zhí)?00880121667.X公開了采用干法紡絲過(guò)程制備聚間苯二甲酰間苯二胺纖維，其中提到利用多個(gè)拉伸步驟在0.25至2克/旦尼爾的張力下拉伸所述纖維至少3倍的初始速度，其中每個(gè)拉伸步驟之間的停留時(shí)間為至少1秒鐘。該技術(shù)多級(jí)拉伸的每個(gè)步驟均采用塑化正拉伸，紡絲方法為干法紡絲。這種干法紡絲的多級(jí)正拉伸方法不能利用來(lái)制備芳綸Ⅲ纖維。

申請(qǐng)?zhí)?01110133797.9公開了采用干噴濕紡方法制備中模量聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維，其中提及對(duì)尚未干燥的濕紗進(jìn)行多級(jí)拉伸工藝，即在初步洗滌、初步中和、二次洗滌、二次中和、三次洗滌及干燥前的任意兩個(gè)工序之間，或者在三次洗滌后與干燥前對(duì)濕紗實(shí)施1～5次拉伸操作，0＜總拉伸度≤3%。同樣，該技術(shù)多級(jí)拉伸的每個(gè)步驟均采用塑化正拉伸，紡絲方法為干噴濕紡法紡絲。這種干濕紡絲的多級(jí)正拉伸方法不能利用來(lái)制備芳綸Ⅲ纖維。

發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有拉伸工藝不適用于芳綸Ⅲ纖維，無(wú)法使標(biāo)準(zhǔn)芳綸Ⅲ纖維通過(guò)提高纖維的力學(xué)性能，制成高強(qiáng)高模芳綸Ⅲ纖維的問(wèn)題，提供一種芳綸Ⅲ纖維紡絲過(guò)程中的拉伸工藝，使得在芳綸Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)品的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變纖維成型加工過(guò)程中的拉伸工藝，進(jìn)一步提高纖維的力學(xué)性能，得到高強(qiáng)高模芳綸Ⅲ纖維。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種制造高強(qiáng)高模芳綸Ⅲ的多級(jí)拉伸工藝，其特征在于：包括如下工藝步驟：

A、通過(guò)本領(lǐng)域常規(guī)工藝制備的紡絲原液經(jīng)過(guò)噴絲頭擠出細(xì)流，細(xì)流在第一凝固浴中凝固，控制拉伸率為-75～-30%進(jìn)行負(fù)拉伸處理；

B、在第一凝固浴中凝固以及負(fù)拉伸處理后的纖維進(jìn)入第二凝固浴，控制拉伸率為90～150%進(jìn)行增塑拉伸處理；

C、在第二凝固液中凝固、拉伸成形的纖維進(jìn)入水洗機(jī)洗滌；

D、將經(jīng)過(guò)洗滌的纖維送入濕熱拉伸浴中再次進(jìn)行增塑拉伸處理，使纖維進(jìn)一步充分取向，控制拉伸率為1～10%，得到產(chǎn)品高強(qiáng)高模芳綸Ⅲ纖維。

本發(fā)明采用的是常規(guī)濕法紡絲方法，其中用到的第一凝固浴、第二凝固浴以及濕熱拉伸浴都為濕法紡絲的常規(guī)凝固浴，具體為：

第一凝固浴：1、乙醇和水；2、甲基吡咯烷酮和水；3、二甲基乙酰胺和水；4、二甲基甲酰胺和水。

配比：水在混和液中的重量百分比為30～60%。

第二凝固浴：1、乙醇和水；2、甲基吡咯烷酮和水；3、二甲基乙酰胺和水；4、二甲基甲酰胺和水。

配比：水在混和液中的重量百分比為70～90%。

濕熱拉伸浴為去離子水。

本發(fā)明步驟A中所述的第一凝固浴的溫度為10～35℃，拉伸時(shí)間為0.5sec～1min。

本發(fā)明步驟B中所述的第二凝固浴的溫度為20～70℃，拉伸時(shí)間為0.1sec～1min。

本發(fā)明步驟C中所述的纖維進(jìn)入水洗機(jī)洗滌，除去氯化氫與聚合溶劑，洗滌液為去離水，洗滌溫度為60～99℃，洗滌時(shí)間為2～20min。

本發(fā)明步驟D中所述的濕熱拉伸浴的拉伸溫度為80～99℃，拉伸時(shí)間為1sec～50sec。

本發(fā)明步驟D中所述的拉伸率為3～7%。

采用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、采用本發(fā)明技術(shù)能顯著提高芳綸Ⅲ纖維的力學(xué)性能，復(fù)絲拉伸強(qiáng)度由30cN/dtex,?提高到32cN/dtex；拉伸模量由850cN/dtex,?提高到950cN/dtex。得到的高強(qiáng)度高模量纖維能夠應(yīng)用于市場(chǎng)要求更高的應(yīng)用領(lǐng)域。

2、工業(yè)成本低，效率高。本發(fā)明采用本領(lǐng)域常規(guī)工藝設(shè)備，通過(guò)改進(jìn)優(yōu)化工藝步驟和工藝參數(shù)制備高強(qiáng)高模芳綸Ⅲ纖維，這種技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)成本與芳綸Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)品的生產(chǎn)成本相似，并不額外增加成本，得到的纖維產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。