[发明专利]一种对位芳纶细旦纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纺织领域，具体涉及一种对位芳纶细旦纤维及其制备方法。

背景技术

芳纶纤维是一种高科技特种纤维，在高强度轮胎及橡胶工业、防弹材料和防护服装、摩擦密封绝缘材料、航天航空结构件、高强度耐冲击耐磨损复合材料、高强度耐腐蚀耐热绳缆等领域具有广阔的应用前景。随着芳纶纤维制备工艺的进步，生产的逐步扩大，以及芳纶纤维良好的绝缘性和抗腐蚀性，使得它在纤维增强绳缆、通讯电子器材等方面的应用也迅速扩大，尤其是通讯电子器材方面对芳纶细旦纤维的需求日益增加。

现有技术中，制备对位芳纶纤维（即芳纶1414）最主要的工艺方法是：采用对苯二甲酰氯和对苯二胺，以N-甲基吡咯烷酮/氯化钙为溶剂体系进行低温溶液缩聚得到对位芳纶聚合体；该对位芳纶聚合体再经水洗、过滤、硫酸溶解、过滤、脱泡、纺丝、洗涤、干燥和收卷得到对位芳纶纤维。这种生产方法存在着如下一些不足：1）对位芳纶聚合体溶解在浓硫酸等强酸体系中时溶解不均匀，会有凝胶粒子，这些凝胶粒子会影响纺丝效果，甚至使不能正常纺丝；2）芳纶聚合体在浓硫酸中随溶解时间增加、溶解温度的提高而降解加剧，这很容易影响成品纤维的物理性能；3）由于溶液粘度高脱泡困难，残留气泡会造成毛丝和断头，甚至使无法正常生产，这对于细旦纤维的影响尤为明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的对位芳纶细旦纤维的制备方法。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种对位芳纶细旦纤维的制备方法，包括如下步骤：

（1）、使强酸和对位芳纶聚合体相混合，所得混合料再送入高剪切双螺杆挤出机中溶解，溶解时间在15~30分钟之间，得到对位芳纶聚合体溶液；

（2）、使步骤（1）所得溶液先经滤网精度为500~800目的过滤器进行第一次过滤，再经滤网精度为1000~1500目的过滤器进行第二次过滤；

（3）、将步骤（2）第二次过滤得到的滤液送入连续薄膜脱泡装置进行脱泡；

（4）、将经过步骤（3）脱泡后所得的溶液再送入滤网精度为1500~2500目的过滤器进行第三次过滤；

（5）、将经过步骤（4）第三次过滤后得到的滤液送入纺丝组件进行喷丝、拉伸，再送入冷却凝固槽进行冷却凝固，形成纤维；控制喷丝时喷丝帽温度在88~95℃之间，拉伸时空气层高度在5~16毫米之间、拉伸倍数为4.5~8倍；

（6）、步骤（5）冷却凝固后所得纤维再经碱洗、水洗、干燥和收卷，制得所述的对位芳纶细旦纤维成品。

优选地，步骤（1）中，所述对位芳纶聚合体占对位芳纶聚合体溶液的质量分数为18~21%。

作为本发明的优选方式，步骤（1）中所使用的高剪切双螺杆挤出机是如下结构的双螺杆挤出机：两根相互啮合的双螺杆的前半部分是由各种正向螺纹套、不同旋向的捏合块以及少量的反向螺纹套组合而成，其中捏合块的总长度占该部分长度的30%以上，更为优选地，双螺杆的后半部分由沿出口方向螺距逐渐减小的螺纹套组成。具体可选择专利号为ZL 200510030946.3的专利中所使用的双螺杆挤出机。本发明中，为防止对位芳纶聚合体随溶解时间增加、溶解温度提高而在强酸中的降解加剧，采用高剪切双螺杆挤出机并严格控制溶解时间，使对位芳纶聚合体能够实现快速溶解，最终提高纤维制品的强度。

作为本发明的另一优选方式，所述连续薄膜脱泡装置的结构如下：由带夹套的料桶、设置于料桶内并与料桶内壁间留有间隙的扇形面、用于驱动扇形面旋转的传动装置，以及指向扇形面的进料口构成；且扇形面在旋转过程中能够与料桶内壁在360°方向上形成漏斗，使得从所述进料口进入所述料桶内的物料能够在扇形面上在旋转离心力作用下形成薄膜。具体可选择专利号为ZL 200720066149.5的专利中所述的制造均一性聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的连续脱泡装置。本发明使用这种连续薄膜脱泡装置能够使纺丝原液中气泡的逸出行程大大缩短，实现高真空度的作用下快速脱泡，同时纺丝原液脱泡后的纯净度也更高。

另外，步骤（5）中喷丝帽上喷孔之间的距离优选是喷孔直径的5~10倍。