[發明專利]高模量對位芳綸纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201610206262.2
• 申請日: 2016-04-05
• 公開（公告）號: CN105780158A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 李溶鎮;陳建云
• 申請（專利權）人: 江蘇恒通印染集團有限公司
• 主分類號: D01D5/06
• 分類號: D01D5/06;D01D10/06;D01D5/16;D01D10/02;D01D11/00;D01F6/60
• 代理公司: 常熟市常新專利商標事務所(普通合伙) 32113
• 代理人: 朱偉軍

技術領域

本發明屬于人造纖維技術領域，具體涉及一種高模量對位芳綸纖維的制備方法。

背景技術

對位芳綸纖維的化學名稱為聚對苯二甲酰對苯二胺纖維(PPTA纖維)，是將聚對苯二 甲酰對苯二胺聚合體粉末溶解在濃硫酸中形成各向異性的并且具有液晶行為的紡絲溶液， 采用干噴濕紡的紡絲方法經噴絲頭噴出后，在特殊的凝固裝置中以稀硫酸為凝固浴凝固成 型為纖維絲束，再經洗滌、中和、烘干、拉伸或定型，然后上油卷繞形成成品纖維，該纖 維屬于高強度、高模量耐高溫型纖維。如美國專利US3767756和世界專利WO9634732都 敘述了該類纖維的制備方法。

纖維的模量一般是通過纖維在1％伸長時的拉力計算，反映的是纖維在受力情況下的形 變情況。高模量的纖維意味著在受到相同拉力時纖維的伸長很小，鑒于高模量的纖維在復 合材料方面有著廣泛的應用前景，因而提高對位芳綸纖維模量不僅是業界關注而且始終是 業界追求的方向。

美國專利US4985193敘述了一種制備對位芳綸長絲的方法，所述纖維經過洗滌后，對 洗滌過的纖維在低于50℃的溫度下并且在40～95％的纖維斷裂負荷范圍內施加作用時間大 于5秒鐘的第一次恒定張力，在第二次恒定張力即在第一次恒定張力的10～100％的張力下， 以及高于第一次恒定張力時的溫度而低于350℃溫度下烘干該纖維，直至纖維具有約2～ 10％的含濕量。所述纖維在洗滌后第一次施加的恒定張力為至少8g/d，而在烘干過程中施 加的第二次恒定張力為至少3g/d。所述纖維經過以上方法處理以后可以得到高強度和高模 量的對位芳綸纖維。從所述實施例中了解到經過該方法處理后纖維模量在815～1160g/d。

美國專利US5023035敘述了一種未干燥的長絲循環強力拉伸方法，所述的方法主要是 針對提高對位芳綸的強度和模量，所述的纖維至少經過三次循環張力拉伸。其中第一次張 力是對未干燥的纖維在未干燥纖維的斷裂負荷的10～80％的張力下進行拉伸，然后將第一 張力松弛到0～25％。第二次張力拉伸是在未干燥過的纖維的斷裂負荷的10～80％，然后再 將張力松弛到0～25％。所述纖維至少經過上述兩次循環拉伸，然后在低于300℃的溫度下 干燥纖維直至纖維含濕量約為4～12％。所述纖維在干燥期間的張力為上述第一次張力拉伸 時張力值的10～100％。該專利所述的方法主要是針對對位芳綸模量的改善。根據該專利實 施例所述，其所述對位芳綸經過上述方法循環張力拉伸以后纖維模量在629～862g/d。

中國專利CN102251306B推薦有“一種高模量聚苯二甲酰對苯二胺纖維及其制備方法”， 所述對位芳綸纖維可以通過兩種熱處理，即干燥過程中的線上熱處理方式和干燥后的線外 熱處理方式。所述干燥過程中線上熱處理過程為：將經過洗滌、中和后的濕紗用鼓式干燥 機在120～140℃下烘干，同時在干燥后段過程中，加溫至200～400℃，增加紗線張力至1～ 10g/d，停留1～60S，此時干紗模量增至600～800g/d，然后用2-8熱筒進行熱處理，加 熱至400～500℃，使干紗模量增至800～1000g/d(具體參見該專利說明書第0027段)； 該專利所述的線外熱處理方式為用長管式電熱器，將干紗在1～10g/d張力下，通過熱管 加熱至400～525℃，停留1～60S，使干紗模量達到800～1000g/d(參見該專利的說明書 第0028段)。

中國專利CN101775680A提供有“通過熱定型提高聚對苯二甲酰對苯二胺纖維強度的 方法”，使處理后對位芳綸的強度和模量有大幅度提高，具體是：對位芳綸首先經過擠壓 脫水將纖維中水分的重量百分比控制在40～60％，然后將所述纖維利用干燥輥進行干燥、 拉伸牽引，并使纖維絲束在受到拉伸牽引的狀態下穿過干燥箱，所述纖維絲束穿過干燥箱 的時間為20～40S，干燥箱溫度為200～300℃，干燥輥的溫度為150～300℃，牽引張力為 1500cN～2500cN。根據該專利所述實施例中體現，所述對位芳綸經過上述處理后纖維模量 在96～107GPa(該專利的說明書第0016段)。

如上面提及的美國專利US3767756所述，對位芳綸是將聚對苯二甲酰對苯二胺聚合體 溶解在濃度為98～100.2％的濃硫酸中形成濃度為至少30g/100ml硫酸的液晶溶液，然后 經過脫泡、過濾經過干噴濕紡形成纖維絲束，此時纖維絲束含有大量的硫酸，需經過進一 步的洗滌和中和后形成不含酸的濕纖維絲束。