[發(fā)明專(zhuān)利]使用含水酸從纖維中除去硫的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280066265.0
• 申請(qǐng)日: 2012-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104040042B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S.R.阿倫;V.加巴拉;J.L.洛厄里;S.R.魯斯蒂格;C.W.紐頓;D.J.羅迪尼;A.J.斯特
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類(lèi)號(hào): D01D10/06
• 分類(lèi)號(hào): D01D10/06;D01F6/80
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 鄒雪梅,李炳愛(ài)

技術(shù)領(lǐng)域

本專(zhuān)利申請(qǐng)涉及用于從纖維中除去硫的方法，所述纖維由包含咪唑基團(tuán)的聚合物制成。

背景技術(shù)

在過(guò)去幾十年中聚合物化學(xué)和技術(shù)的發(fā)展啟動(dòng)了高性能聚合物纖維的發(fā)展。例如，剛性棒狀聚合物的液晶聚合物溶液可通過(guò)將液晶聚合物溶液紡絲成紡液長(zhǎng)絲，從紡液長(zhǎng)絲去除溶劑、洗滌和干燥纖維；以及如果需要，將所述干燥的纖維進(jìn)一步熱處理以增加拉伸特性而形成為高強(qiáng)度纖維。高性能聚合物纖維的一個(gè)例子是對(duì)位芳族聚酰胺纖維例如聚(對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)(“PPD-T”或“PPTA”)。

衍生自5(6)-氨基-2-(對(duì)氨基苯基)苯并咪唑(DAPBI)、對(duì)苯二胺(PPD)和對(duì)苯二酰二氯(TCl)的纖維是本領(lǐng)域已知的。鹽酸作為聚合反應(yīng)的副產(chǎn)物產(chǎn)生。大多數(shù)由此種共聚物制成的纖維通常直接由聚合溶液紡絲而無(wú)需進(jìn)一步處理。此類(lèi)共聚物是俄國(guó)制造的高強(qiáng)度纖維(例如以商品名和)的基礎(chǔ)。參見(jiàn)俄國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2,045,586。然而，可將共聚物從聚合溶劑中分離，然后重新溶于另一種溶劑中，通常為硫酸，以將纖維紡絲，如例如在Sugak等人，F(xiàn)ibre?Chemistry第31卷，第1期，1999；美國(guó)專(zhuān)利4,018,735以及WO?2008/061668中所提供的。

由聚合溶液直接制備共聚物纖維，同時(shí)制備用于彈道和其它芳族聚酰胺最終用途的合格產(chǎn)品的已知方法非常昂貴并具有非常低的投資經(jīng)濟(jì)性。因而，本領(lǐng)域需要制造方法，其中共聚物在普通溶劑如硫酸中溶液化，其與本領(lǐng)域已知的方法相比具有改善的經(jīng)濟(jì)性。

先前，已經(jīng)假設(shè)使用與用于制備PPD-T纖維類(lèi)似的方法，可將衍生自5(6)-氨基-2-(對(duì)氨基苯基)苯并咪唑、對(duì)苯二胺和對(duì)苯二酰二氯的共聚物并由硫酸溶液化的纖維紡絲成高質(zhì)量纖維，因?yàn)榻M合物看起來(lái)相似。然而，已發(fā)現(xiàn)，將共聚物紡絲成高韌度纖維具有不存在于PPD-T結(jié)構(gòu)中的獨(dú)特挑戰(zhàn)并需要新技術(shù)。因?yàn)楦唔g度的纖維由于其每單位重量的強(qiáng)度而能夠提供更多實(shí)用性，所以韌度的改善受到歡迎。

發(fā)明內(nèi)容

在一些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及用于從纖維中除去硫的方法，所述纖維由包含咪唑基團(tuán)的聚合物制成，所述方法包括：a)使從未干燥的含硫酸根陰離子的聚合物纖維與含水酸洗液接觸，以置換所述硫酸根陰離子的至少一部分，所述含水酸洗液包含pKa小于5的酸；以及b)沖洗所述纖維以除去置換的硫酸根離子。

在某些實(shí)施例中，所述聚合物包含5(6)-氨基-2-(對(duì)氨基苯基)苯并咪唑、芳族二胺以及芳族二酰氯的殘基。在某些實(shí)施例中，所述二酰氯為對(duì)苯二酰二氯。在某些實(shí)施例中，所述芳族二胺為對(duì)苯二胺。就一些優(yōu)選的聚合物而言，在形成所述聚合物時(shí)，使用相對(duì)于所述5(6)-氨基-2-(對(duì)氨基苯基)苯并咪唑和芳族二胺的總量，化學(xué)計(jì)算量的對(duì)苯二酰二氯。在一些實(shí)施例中，5(6)-氨基-2-(對(duì)氨基苯基)苯并咪唑與芳族二胺的摩爾比在30/70至85/15的范圍內(nèi)。在某些實(shí)施例中，5(6)-氨基-2-(對(duì)氨基苯基)苯并咪唑與芳族二胺的摩爾比在45/55至85/15的范圍內(nèi)。

在一些實(shí)施例中，所述含水酸洗液包含pKa小于3.5的酸。在一些實(shí)施例中，所述含水酸洗液包含pKa小于2.2的酸。

在一些實(shí)施例中，所述包含pKa小于5的酸的含水酸洗液包含硝酸、亞硝酸、乙酸、各種鹵代乙酸、丙酸、甲酸、磷酸、檸檬酸、抗壞血酸、草酸、乳酸、碳酸、丁酸、氫氰酸、鹽酸、氫氟酸、氫溴酸以及氫碘酸中的一種或多種，或這些中兩種或更多種的混合物。在一些實(shí)施例中，所述包含pKa小于5的酸的含水酸洗液包含硝酸、鹽酸或磷酸中一種或多種。

在一些方法中，在步驟b)中，除去殘余的含水酸的至少一部分。

一些方法在步驟b)之后獲得纖維，所述纖維具有基于所述纖維的重量計(jì)小于3.0重量％的硫；一些方法獲得具有小于2.5重量％硫的纖維。一些方法在步驟b)之后產(chǎn)生纖維，所述纖維具有基于所述纖維的重量計(jì)小于1.0重量％的硫。在步驟b)之后，某些纖維具有基于所述纖維的重量計(jì)0.01至3或0.1至2.5、0.1至1.75、或0.05至1.0或0.01至0.08或0.01至0.05重量％的硫含量。

附圖說(shuō)明

當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，可進(jìn)一步理解上述發(fā)明內(nèi)容以及以下具體實(shí)施方式。為了舉例說(shuō)明本發(fā)明的目的，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例；然而本發(fā)明并不限于所公開(kāi)的具體方法、組合物及裝置。在附圖中：

圖1是纖維制備方法的示意圖。

圖2顯示對(duì)如下物質(zhì)進(jìn)行HCl演化的TGA-IR識(shí)別的結(jié)果：