[发明专利]使用酸洗液制备芳族聚酰胺共聚物纱线的方法

说明书

技术领域

本专利申请涉及用于使用含水酸洗液制备共聚物纱线的方法。

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；以及如果需要，将所述干燥的纤维进一步热处理以增加拉伸特性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”)。

衍生自5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑(DAPBI)、对苯二胺(PPD)和对苯二酰二氯(TCl)的纤维是本领域已知的。氢氯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。此类共聚物是俄国制造的高强度纤维(例如以商品名和)的基础。参见俄国专利申请2,045,586。然而，可将共聚物从聚合溶剂中分离，然后重新溶于另一种溶剂中，通常为硫酸，以将纤维纺丝，如例如在Sugak等人，Fibre Chemistry第31卷，第1期，1999；美国专利4,018,735以及WO2008/061668中提供。

由聚合溶液直接制备共聚物纤维，同时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，其中共聚物在普通溶剂如硫酸中溶液化，其与本领域已知的方法相比具有改善的经济性。

先前，已经假设使用与用于制备PPD-T纤维类似的方法，可将衍生自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并由硫酸溶液化的纤维纺丝成高质量纤维，因为组合物看起来相似。然而，已发现，将共聚物纺丝成高韧度纤维具有不存在于PPD-T结构中的独特挑战并需要新技术。因为更高韧度的纤维由于其每单位重量的强度而能够提供更多实用性，所以韧度的改善受到欢迎。

发明内容

在一些实施例中，本发明涉及用于从纱线中除去硫的方法，所述方法包括以下步骤：a)使从未干燥的聚合物纱线与含水碱接触，所述聚合物包含咪唑基团，并且所述聚合物包含硫原子，所述硫原子的特征在于为硫酸根阴离子的形式；b)使所述纱线与包含pH为5或更低的酸水溶液接触；以及c)冲洗所述纱线。在一些实施例中，还包括在步骤a)之后但在步骤b)之前冲洗所述纱线。在一些实施例中，该后一种冲洗是水性冲洗。

在某些实施例中，所述酸水溶液洗液的pH为4或更低。在某些实施例中，所述酸水溶液洗液的pH为3或更低。在某些实施例中，所述酸水溶液包含pKa为5或更低的酸。在某些实施例中，所述酸水溶液包含pKa为3或更低的酸。

在某些实施例中，所述聚合物包含5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑、芳族二胺以及芳族二酰氯的残基。在某些实施例中，所述二酰氯为对苯二酰二氯。在某些实施例中，所述芳族二胺为对苯二胺。就一些优选的聚合物而言，在形成所述聚合物时，使用相对于所述5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑和芳族二胺的总量，化学计算量的对苯二酰二氯。在一些实施例中，5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑与芳族二胺的摩尔比在30/70至85/15的范围内。在某些实施例中，5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑与芳族二胺的摩尔比在45/55至85/15的范围内。

本发明的一些纱线具有基于所述纱线重量计2.5重量％或更少的硫的硫含量。一些纱线具有基于所述纱线重量计1.0重量％或更少的硫的硫含量。某些纱线具有基于所述纱线重量计0.01至3或0.1至2.5、0.1至1.75、或0.05至1.0或0.01至0.08或0.01至0.05重量％的硫含量。

本发明的一些实施例还包括将纱线加热到至少350℃的温度的步骤。

一些纱线具有32cN/dtex(35.6gpd)或更高，或34cN/dtex(37.8gpd)或更高，或36cN/dtex(40gpd)或更高的韧度。

附图说明

当结合附图阅读时，可进一步理解上述发明内容以及以下具体实施方式。为了举例说明本发明的目的，在附图中示出了本发明的示例性实施例；然而本发明并不限于所公开的具体方法、组合物及装置。在附图中：

图1是纤维制备方法的示意图。

图2显示对如下物质进行HCl演化的TGA-IR识别的结果：

A.包含氯阴离子不具有氯化单体的芳族聚酰胺共聚物样品。

B.包含氯化单体不具有氯阴离子的芳族聚酰胺共聚物样品。