[发明专利]共聚物纤维的制备和干燥

说明书

技术领域

本专利申请涉及制备和干燥共聚物纤维的方法。

背景技术

在过去几十年中聚合物化学和技术的发展启动了高性能聚合物纤维的发展。例如，刚性棒状和半刚性棒状聚合物的液晶聚合物溶液可通过将液晶聚合物溶液纺丝成纺液长丝，从纺液长丝去除溶剂，洗涤和干燥纤维；并且如果需要进一步热处理干燥的纤维而形成为高强度纤维。高性能聚合物纤维的一个例子是对位芳族聚酰胺纤维例如聚(对苯二甲酰对苯二胺)(“PPD-T”或“PPTA”)。

纤维强度通常与一种或多种聚合物参数相关，包括组成、分子量、分子间相互作用、主链、残余溶剂或水、大分子取向和处理过程。例如，纤维强度通常随着聚合物长度(即，分子量)、聚合物取向、以及强分子间相互吸引作用的存在而增加。由于高分子量刚性棒状聚合物用于形成由其可纺丝纤维的聚合物溶液(“纺液”)，从而增加分子量通常导致增加的纤维强度。

衍生自5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑、对苯二胺和对苯二酰二氯的纤维是本领域已知的。盐酸作为聚合反应的副产物产生。大多数由此种共聚物制成的纤维通常直接由聚合溶液纺丝而无需进一步处理。此种共聚物是俄国制造的高强度纤维(例如商品名为和)的基础。参见俄国专利申请2,045,586。然而，可从聚合溶液中分离所述共聚物，然后将其再溶解在另一种溶剂中，通常为硫酸，从而纺丝纤维。

此前，衍生自5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑、对苯二胺和对苯二酰二氯的共聚物的纤维在连续方法中甚至在低干燥温度下干燥时易于热损伤是不欣赏的。该热损伤可产生具有降低的拉伸特性的纱线。因此，需要新的干燥和进一步共聚物的硫酸溶液热处理这些共聚物纤维而不损伤的方法。

由聚合溶液直接制备共聚物纤维而制备用于弹道和其它芳族聚酰胺最终用途的合格产品的已知方法非常昂贵并具有非常低的投资经济性。因而，本领域需要制造方法，其中共聚物溶解在普通溶剂中，例如硫酸，其与本领域的已知方法相比具有改善的经济性并且提供了具有优异长效物理特性的共聚物纤维。

发明内容

在一些实施例中，本发明涉及减少未干燥(never-dried)纤维中的水的方法，所述未干燥纤维包含衍生自对苯二胺、5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑和对苯二酰二氯的共聚的共聚物，所述方法包括以下步骤：(a)将所述未干燥纤维加热到至少20℃但小于100℃的温度直到所述纤维的含水量为所述纤维的20重量％或更低；以及(b)将所述纤维进一步加热到至少350℃的温度。在一些实施例中，在步骤(a)中将所述纤维加热到至少30℃的温度。在某些实施例中，在步骤(a)中将所述纤维加热到至少40℃的温度。一些优选的方法在步骤(a)中加热所述纤维直到含水量为14重量％或更低。在某些本发明方法中，在少于180秒内实施步骤(a)。在一些方法中，在步骤(b)中在高于400℃的温度下加热所述长丝。

在某些实施例中，所述纤维的含硫量大于0.1重量％。这些纤维中的某些可衍生自共聚物的硫酸溶液的纺丝纤维。

可在张力下加热所述纤维。在步骤(a)中在至少0.1克/旦尼尔(gpd)或至少2gpd的张力下加热所述纤维。在步骤(b)中在1gpd或更小的张力下加热所述纤维。

优选的共聚物包括衍生自对苯二胺、5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑和对苯二酰二氯的共聚的那些。在一些实施例中，5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑的摩尔与对苯二胺摩尔的比率为30/70至85/15，最优选的是具有45/55至85/15的比率。在某些实施例中，(a)对苯二胺和5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑的摩尔与(b)对苯二酰二氯的摩尔的比率为0.9-1.1。

可使用任何实际加热方法。在一些方法中，所述加热通过使所述纱线与加热气体接触来完成。加热气体可为不损坏纱线的任何气体。加热气体的例子包括空气和氮气。加热气体可在步骤(a)的烘箱内。作为另一种选择，通过使所述长丝与热表面接触来加热所述长丝，

在另一方面，本发明涉及制备长丝的方法，所述长丝包含衍生自对苯二胺、5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑和对苯二酰二氯的共聚的共聚物，所述方法包括在连续方法中的以下步骤：

(a)由共聚物的硫酸溶液纺丝长丝进入凝固浴的步骤；

(b)使所述长丝与(i)洗液和(ii)中和流体中的一种或多种接触以形成未干燥纤维的步骤；以及