[發明專利]使用酸洗液制備芳族聚酰胺共聚物紗線的方法

有效

• 申請號: 201280066554.0
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN104040043B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: S.R.阿倫;V.加巴拉;J.L.洛厄里;C.W.紐頓;D.J.羅迪尼;A.J.斯特特
• 申請（專利權）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: D01D10/06
• 分類號: D01D10/06;D01F6/80
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 鄒雪梅,李炳愛

技術領域

本專利申請涉及用于使用含水酸洗液制備共聚物紗線的方法。

背景技術

在過去幾十年中聚合物化學和技術的發展啟動了高性能聚合物纖維的發展。例如，剛性棒狀聚合物的液晶聚合物溶液可通過將液晶聚合物溶液紡絲成紡液長絲，從紡液長絲去除溶劑、洗滌和干燥纖維；以及如果需要，將所述干燥的纖維進一步熱處理以增加拉伸特性而形成為高強度纖維。高性能聚合物纖維的一個例子是對位芳族聚酰胺纖維例如聚(對苯二甲酰對苯二胺)(“PPD-T”或“PPTA”)。

衍生自5(6)-氨基-2-(對氨基苯基)苯并咪唑(DAPBI)、對苯二胺(PPD)和對苯二酰二氯(TCl)的纖維是本領域已知的。氫氯酸作為聚合反應的副產物產生。大多數由此種共聚物制成的纖維通常直接由聚合溶液紡絲而無需進一步處理。此類共聚物是俄國制造的高強度纖維(例如以商品名和)的基礎。參見俄國專利申請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，Fibre Chemistry第31卷，第1期，1999；美國專利4,018,735以及WO2008/061668中提供。

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

先前，已經假設使用與用于制備PPD-T纖維類似的方法，可將衍生自5(6)-氨基-2-(對氨基苯基)苯并咪唑、對苯二胺和對苯二酰二氯的共聚物并由硫酸溶液化的纖維紡絲成高質量纖維，因為組合物看起來相似。然而，已發現，將共聚物紡絲成高韌度纖維具有不存在于PPD-T結構中的獨特挑戰并需要新技術。因為更高韌度的纖維由于其每單位重量的強度而能夠提供更多實用性，所以韌度的改善受到歡迎。

發明內容

在一些實施例中，本發明涉及用于從紗線中除去硫的方法，所述方法包括以下步驟：a)使從未干燥的聚合物紗線與含水堿接觸，所述聚合物包含咪唑基團，并且所述聚合物包含硫原子，所述硫原子的特征在于為硫酸根陰離子的形式；b)使所述紗線與包含pH為5或更低的酸水溶液接觸；以及c)沖洗所述紗線。在一些實施例中，還包括在步驟a)之后但在步驟b)之前沖洗所述紗線。在一些實施例中，該后一種沖洗是水性沖洗。

在某些實施例中，所述酸水溶液洗液的pH為4或更低。在某些實施例中，所述酸水溶液洗液的pH為3或更低。在某些實施例中，所述酸水溶液包含pKa為5或更低的酸。在某些實施例中，所述酸水溶液包含pKa為3或更低的酸。

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

本發明的一些紗線具有基于所述紗線重量計2.5重量％或更少的硫的硫含量。一些紗線具有基于所述紗線重量計1.0重量％或更少的硫的硫含量。某些紗線具有基于所述紗線重量計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。

本發明的一些實施例還包括將紗線加熱到至少350℃的溫度的步驟。

一些紗線具有32cN/dtex(35.6gpd)或更高，或34cN/dtex(37.8gpd)或更高，或36cN/dtex(40gpd)或更高的韌度。

附圖說明

當結合附圖閱讀時，可進一步理解上述發明內容以及以下具體實施方式。為了舉例說明本發明的目的，在附圖中示出了本發明的示例性實施例；然而本發明并不限于所公開的具體方法、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顯示對如下物質進行HCl演化的TGA-IR識別的結果：

A.包含氯陰離子不具有氯化單體的芳族聚酰胺共聚物樣品。

B.包含氯化單體不具有氯陰離子的芳族聚酰胺共聚物樣品。