[发明专利]一种阻燃性半芳香族聚酰胺纤维的制备方法及其产品

说明书

技术领域

本发明属于聚酰胺纤维的制备技术领域，涉及一种阻燃性半芳香族聚酰胺纤维的制备方法及其产品。

背景技术

半芳香族聚酰胺由于在聚酰胺分子链中引入了芳香环，从而提高了耐热性和力学性能，降低了吸水率，具有良好的耐化学腐蚀性，适用于150℃以上的高温环境及特殊化学环境。半芳香族聚酰胺的阻燃性虽然高于脂肪族聚酰胺，但明显低于LOI值为34以上的PBI（聚苯并咪唑）、PPS等其他高性能材料。

在聚酰胺阻燃改性方面，最一般的方法是添加卤素或磷系阻燃剂，但它们存在诸如产生有害气体，分解温度低等缺陷。还有一种方法是添加无机阻燃剂，无机阻燃剂一般为无机金属氢氧化物，如氢氧化镁等，添加后分解温度较高，吸热量大，还能大量吸收高分子燃烧所产生的有害气体、烟雾及未能完全燃烧的熔化残留物，使燃烧很快停止，且无任何有害物质产生。但是在现有技术中需要填充较大量的无机阻燃剂才能产生一定的阻燃效果，添加量一般在40%以上。添加无机阻燃剂通常以牺牲聚酰胺的力学性能为代价。另外，将纤维或织物浸泡在溶有阻燃剂的水或者其它溶剂的溶液中，然后经过压榨、烘干等过程，使纤维或织物具有阻燃性能。这种方法的缺点是阻燃剂用量大，持久性不理想，对纤维与织物的强力、手感等物理机械性能影响比较大。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种阻燃性半芳香族聚酰胺纤维的制备方法，由该方法所制备的纤维具有优异的阻燃性、耐高温性能、优良的热稳定性和耐化学腐蚀性。

本发明的另一个目的是提供一种由上述制备方法制备得到的阻燃性半芳香族聚酰胺纤维。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种阻燃性半芳香族聚酰胺纤维的制备方法，该方法包括以下步骤：

将经预处理的阻燃性半芳香族聚酰胺经螺杆挤出机熔融、纺丝、冷却至室温、上油，得到初生纤维，然后牵伸，卷绕成型，制得阻燃性半芳香族聚酰胺纤维。

所述的预处理的阻燃性半芳香族聚酰胺的处理方法为：将阻燃性半芳香族聚酰胺在真空转鼓中干燥，干燥温度为80-130℃，干燥时间为5-36h。

所述的阻燃性半芳香族聚酰胺由以下步骤聚合制得：

将对苯二甲酸、脂肪族二元胺、4,4'-二氨基二苯二硫醚、苯甲酸、次亚磷酸钠和去离子水加入聚合釜中，采用氮气置换釜内的空气2~5次，升温至100~200℃，进行成盐反应2~10h；升温使体系压力增至1.5~3.5MPa后，开始进行保压，使压力维持在1.5~3.5MPa，当温度继续上升至280~320℃时，开始泄压至常压，泄压时间为30~180min，充氮气，出料，得到预聚物；将得到的预聚物于70~150℃真空干燥4~24h，然后在固定床反应器中于氮气气氛下在220~280℃固相聚合反应3~20h，得到阻燃性半芳香族聚酰胺；

其中：对苯二甲酸、脂肪族二元胺以及4,4'-二氨基二苯二硫醚中总的羧酸基和总的氨基的摩尔量之比为1:1；脂肪族二元胺与4,4'-二氨基二苯二硫醚的摩尔比为范围为4:1~25:1；苯甲酸的摩尔量为对苯二甲酸、脂肪族二元胺和4,4'-二氨基二苯二硫醚的总摩尔量的0.5~2%；次亚磷酸钠的重量为对苯二甲酸、脂肪族二元胺和4,4'-二氨基二苯二硫醚的总重量的0.01~2%；去离子水的重量为对苯二甲酸、脂肪族二元胺和4,4'-二氨基二苯二硫醚的总重量的30~70%。

所述的脂肪族二元胺选自己二胺、庚二胺、辛二胺、壬二胺、癸二胺、1,11-十一碳二胺或1,12-二氨基十二烷的一种或一种以上。

所述的纺丝控制纺丝温度为280~340℃，纺丝速度为200~4000m/min。

所述的上油其方式采用喷嘴上油。

所述的牵伸过程中初生纤维的牵伸倍数为2~6倍。

所述的阻燃性半芳香族聚酰胺纤维，其氧指数（LOI）值为30~40，断裂强度为3~8cN/dtex，断裂伸长率为4~20%。

本发明还提供了一种由上述制备方法制备得到的阻燃性半芳香族聚酰胺纤维，该纤维具有以下的重复结构单元：

其中：X和Y为聚合单元数目，4≤X/Y≤25；n为6~14。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果和优点：