[發明專利]對基于纖維素物料的液晶溶液進行紡絲的方法及由該方法達到的紡絲制品

無效

• 申請號: 97180817.1
• 申請日: 1997-10-15
• 公開（公告）號: CN1086428C
• 公開（公告）日: 2002-06-19
• 發明（設計）人: 讓－保羅·梅拉地;里馬·休斯頓;弗拉斯季米爾·齊澤克
• 申請（專利權）人: 米什蘭研究和技術股份有限公司
• 主分類號: D01F2/00
• 分類號: D01F2/00;D01F2/02;D01F2/28
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 于輝

本發明涉及纖維素物料，即纖維素或纖維素衍生物，涉及基于這種纖維素物料的液晶溶液，特別是在凝結之后能夠得到紡絲制品如纖維或薄膜的可紡絲加工的溶液，涉及這些紡絲制品自身，以及還涉及制備這些紡絲制品的方法。

更具體地，本發明涉及適用于凝結基于纖維素物料的液晶溶液的水凝結劑，和所述凝結劑特別是在紡絲過程中用于凝結所述溶液的用途，以及具有意想不到的綜合力學性能的新型纖維素纖維。

長期以來人們已經知道要通過紡絲的方法獲得具有高的或非常高的力學性能的纖維，液晶溶液的制備是必不可少的，特別是參見例如涉及芳基聚酰胺纖維的美國專利申請No.3?767?756和涉及芳基聚酯纖維的美國專利申請No.4?746?694。將纖維素的液晶溶液特別是通過被稱為“干態—噴射—濕態紡絲”的工藝進行紡絲也可以得到具有高力學性能的纖維，例如PCT申請PCT/CH?85/00065和PCT/CH95/00206所描述的針對基于纖維素和至少一種磷酸的液晶溶液所采用的方法。

PCT申請PCT/CH85/00065，公布號為WO85/05115，或它的同含義專利EP-B-179?822和US-A-4?839?113描述了通過纖維素與甲酸和磷酸的反應而得到基于甲酸纖維素的紡絲溶液，這些溶液處于液晶狀態。這些專利文獻也敘述了通過所謂的“干態—噴射—濕態紡絲”技術將這些溶液進行紡絲以得到甲酸纖維素纖維，以及由這些甲酸纖維再生得到纖維素纖維。

PCT申請PCT/CH95/00206，公布號為WO96/09356，描述了一種為了得到液晶溶液，在沒有甲酸的情況下于一種溶劑中直接溶解纖維素的方法，該溶劑含有超過85％(重量)的至少一種磷酸。這種溶液紡絲后所得到的纖維為非再生纖維素纖維。

與常規纖維素纖維，例如人造纖維或纖維膠纖維相比較，或與其它的非纖維素纖維，例如尼龍或聚酯纖維如所有由光學各向同性液體而制得的紡絲纖維相比較，這兩個專利申請WO85/05115和WO96/09356所描述的纖維，其特征在于它們具有更為有序的或取向的結構，這是因為它們是從具有液晶特性的紡絲溶液而制備的。它們在拉伸下具有非常高的力學性能，特別是韌度達到80至120cN/tex(厘牛頓/特克斯)或更高，而且起始模量可以達到2500至3000cN/tex。

然而，為了得到具有很高力學性能纖維的上述兩個專利申請所描述的工藝方法都具有共同的缺點：凝結過程是在丙酮中進行的。

目前丙酮是一種較便宜的揮發性產品，但也存在有爆炸性的危險，需要特殊的安全防護措施。這些缺點也并不是丙酮所特有的，對紡絲工業中所用到的大量有機溶劑特別是作為凝結劑的溶劑來說這些是都共有的缺點。

因此，完全需要尋找一種丙酮的替代物，從工業的角度看它作為凝結劑來替代丙酮具有更多的優點和更易于使用，即使是以犧牲所得纖維的某些力學性能為代價也在所不惜，特別是前述非常高的力學性能可能對某些技術應用來說是過高了。

雖然用水替代丙酮來凝結上述兩個專利申請WO85/05115和WO96/09356所描述的液晶溶液在技術上已經被證明是可行的，但經驗表明與上述專利申請所描述的過程相比，用水替代丙酮會給紡絲帶來一些困難，而且所得的纖維素纖維的韌性非常低，其韌度幾乎從不超過30-35cN/tex，當所得的纖維進行處理后，例如經過特別高拉伸應力的處理，其韌度大多也僅達35-40cN/tex，這些都對最終產品的質量是不利的。這種30-40cN/tex的韌度值比人造絲型的普通纖維的已知的韌度值(40-50cN/tex)還要低，而后者卻是從非液晶性的紡絲溶液，即光學各向同性的溶液中得到的。

因此，對于基于纖維素物料的紡絲液晶溶液，水已經被證明是一種不能夠制備對例如用于增強橡膠制品或輪胎的許多技術應用來說具有令人滿意的力學性能，特別是與通用的人造纖維相比具有至少相同韌性的纖維的凝結劑。

本發明的第一個目標是提供一種新型的水基凝結劑，從工業的角度看它比丙酮具有更多的優點，也比單獨采用水作為凝結劑更為有效，它能夠制造韌性和模量與只采用水而凝結得到的纖維相比基本上都得到提高的纖維。

本發明的能夠凝結基于纖維素物料的液晶溶液的凝結劑，其特征在于以下幾個方面：

—它含有水和至少一種添加劑；

—當它與所說的溶液相混合時，凝結劑在溶液中的擴散動力學和纖維素物料在所說凝結劑的作用下的沉淀動力學滿足下面的關系式：

??????????????????0.55＜K_p/K_d≤1