[发明专利]用于制备衍生自具有低残余硫的芳族聚酰胺共聚物纤维的纱线的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备高韧度纱线的方法，所述纱线衍生自具有低残余硫的芳族聚酰胺共聚物。

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。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WO 2008/061668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，本发明涉及用于制备纱线的方法，所述纱线包含具有咪唑基团的聚合物，所述方法具有以下步骤：（a）将聚合物的硫酸溶液纺丝以产生多根纺液长丝；（b）将所述多根纺液长丝凝固成初生复丝纱线；以及（c）用包含卤离子的含水酸或包含卤离子的盐水溶液或它们的组合洗涤所述初生复丝纱线。

在一些实施例中，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，所述二甲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计化学计量量的二甲酰氯。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摩尔数的摩尔比在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摩尔数的摩尔比在45/55至85/15的范围内。

在某些实施例中，在洗涤步骤(c)之后，所述初生复丝纱线具有小于3重量％的硫含量。就一些方法而言，在洗涤步骤(c)之后，所述初生复丝纱线具有小于3重量％、或小于1重量％、或小于0.1重量％；或0.05至3重量％、或0.01至0.08重量％的硫含量。在这些实施例的一些中，硫含量为0.01至0.05重量％、或0.05至3重量％。

就一些方法而言，所述包含卤离子的酸为盐酸。就某些方法而言，包含卤离子的盐为氯化钠、溴化钠、氯化钾、溴化钾、氯化锂、溴化锂、氯化钙、溴化钙、氯化镁、溴化镁、氯化铵、溴化铵、氯化亚铁、溴化亚铁、氯化铁、溴化铁、氯化锌、溴化锌、或上述这些中两种或更多种的混合物。在一个优选的方法中，包含卤离子的盐为氯化钠。

在一些实施例中，所述卤酸由与水接触时形成含卤离子的酸的材料形成。

在某些实施例中，纱线具有30cN/dtex(33.3gpd)或更高、或32cN/dtex(35.6gpd)或更高、或34cN/dtex(37.8gpd)或更高、或者36cN/dtex(40gpd)或更高的韧度。

在另一个实施例中，本发明涉及用于制备纱线的方法，所述纱线包含具有咪唑基团的聚合物，所述方法具有以下步骤：（a）将聚合物的硫酸溶液纺丝以产生多根纺液长丝；（b）将所述多根纺液长丝在凝固浴中凝固以形成初生复丝纱线，所述凝固浴含有包含卤离子的含水酸或包含卤离子的盐水溶液或它们的组合。