[发明专利]制备高耐热聚合物纤维的方法

说明书

发明领域

本发明总的涉及由高耐热聚合物制备纤维的方法。更具体地，本发明涉 及由具有约180～500℃的熔融温度的聚合物纺成纤维。

背景技术

已发现高熔融温度的聚合物(例如具有可在范围约180～450℃的玻璃化 转变温度的聚酰亚胺聚合物)在多种应用中的效用，这是因为其在耐热性之 外还具有通常极端的物理性质。例如，聚醚酰亚胺(可以商标ULTEM得自 General Electric Company)具有高玻璃化转变温度，是延性的、阻燃的且产生 低量的烟，同时又具有优良的耐化学品性。已发现这些聚合物在用于挑战性 的物理环境如航空应用中的成形制品、片材和涂层的广泛用途。

尽管高性能聚合物如聚醚酰亚胺的加工温度高，但是它们可制成纤维。 然而，它们要求较高的加工温度，所述较高的加工温度通常不用于加工其它 聚合物纤维。这些加工条件常常在制品的商业制造中产生预料不到和困难的 加工问题。

在制备聚合物纤维的常规体系中，将聚合物树脂在挤出机中挤出，并通 过含有多个孔道的喷丝头形成纤维束，使该纤维束冷却并牵引至绕丝轴或盘 管上。高性能聚合物如聚醚酰亚胺，要求较高的加工温度，所述较高的加工 温度通常不用于加工其它聚合物纤维。这些加工条件常常在制品和纤维的商 业制造中产生预料不到和困难的加工问题。此外，由具有高熔融温度或高玻 璃化转变温度的材料形成纤维通常生产输出速度低，这限制了这些材料在多 种产品应用中的成本效率。因此在本领域中持续需要发展用高耐热材料制备 纤维的方法。

发明内容

在一实施方案中，一种制备聚合物纤维的方法包括：熔融具有熔融温度 约180～450℃的聚合物来制备熔融聚合物，使该熔融聚合物通过含有多个孔 道的喷丝头形成纤维束，在纤维束从喷丝头出来时使该纤维束与冷却介质接 触，所述冷却介质在横穿纤维束的束宽上具有基本均匀的流动分布，其中该 冷却介质的温度在约0～80℃范围内。

在另一实施方案中，制备聚合物纤维的方法包括：使冷却介质朝向纤维 束，流经冷却区，其与纤维束接触而冷却该纤维束，其中该冷却区的宽度大 于该纤维束的宽度至多约10％。

在又一实施方案中，制备聚合物纤维的方法包括：熔融具有熔融温度约 180～450℃的聚合物来制备熔融聚合物，使该熔融聚合物通过含有多个孔道 的喷丝头形成纤维束，所述纤维束包含截面第一区和截面第二区，所述截面 第二区的纤维密度小于所述截面第一区的纤维密度。

附图说明

本发明的各种实施方案可参考下面附图进行理解。附图中的各组件不一 定是按比例的。在附图中，用同样的数字标号表示几个视图中的相应部分。

图1为根据本发明的实施方案的纺丝装置的示意图。

图2为根据本发明的实施方案，沿图1中纺丝装置的线2-2穿过喷丝头 下的纤维束所截取的截面视图。

具体实施方式

根据本发明，术语″旦尼尔″是指丝和一些人造纤维如尼龙的细度单位， 其等于1克每9000米纱线。

对于本发明，术语″聚合物″意指包括低聚物、均聚物和共聚物。

对于本发明，术语″聚醚酰亚胺″是指含有包括醚和酰亚胺基团的单体单 元的聚合物。

醚基是本领域众所周知的，其由单键连于两个不同碳原子的氧原子组 成。二酰亚胺基团为具有两个双键的含氮酸。

术语″去除″、″除去的″和″进行除去″均指从由纤维制成的聚合物除去外 来颗粒物质。

″滤网″是指用作过滤器的每单位面积具有特定孔数的金属编织网或纱 网。也可使用烧结的金属粉末或纤维。该滤网可包含方形织纹或者具有平行 斜纹(diagnol)的织纹(有时称为″荷兰斜纹(Dutch Twill)″)。这些滤网通常按其 目数和开孔面积进行分类。

″过滤组合件(filter pack)″或″过滤网组合(screen pack)″是用于过滤聚合 物的两层或更多层纱网或纱罗织物的组合。例如，过滤网组合件可由20目、 60目、100目、60目和20目的各纱网的组装制成(称为20/60/100/60/20)。