[发明专利]用于使用卤酸离子交换从纤维中除去硫的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于从纤维中除去硫的方法，所述纤维由包含咪唑基团的聚合物制成。

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，本发明涉及用于从纤维中除去硫的方法，所述纤维由包含咪唑基团的聚合物制成，所述方法包括：a)使从未干燥的含硫酸根阴离子的聚合物纤维与包含卤离子的含水酸接触，以用卤素阴离子置换硫酸根阴离子的至少一部分；以及b)冲洗所述纤维以除去置换的硫酸根阴离子。

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甲酰氯的残基。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。

一些方法利用卤素阴离子，所述卤素阴离子包括F-、Cl-、Br-和I-中的一种或多种。某些方法利用Cl-和Br-阴离子中的一种或多种。

在一些实施例中，包含卤离子的酸为氢氟酸、盐酸、氢碘酸或氢溴酸中的一种或多种。在一个优选的实施例中，所述包含卤离子的酸为盐酸。

在一些方法中，在步骤b)中，除去残余的卤素阴离子的至少一部分。

一些方法在步骤b)之后获得纤维，所述纤维具有基于所述纤维重量计小于3.0重量％的硫；一些方法获得具有小于2.5重量％的硫的纤维。

在某些实施例中，在步骤b)之后，所述纤维具有基于所述纤维重量计小于1.0重量％的硫。一些纱线具有基于所述纱线重量计1.0重量％或更小的硫的硫含量。在步骤b)之后，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。

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。