[发明专利]聚吲哚纤维的高速纺丝法

说明书

本发明介绍了聚苯并噁唑（PBO）或聚苯并噻唑（PBT）纤维在纺丝工艺方法上的改进。

易溶的液晶聚苯并噁唑及聚苯并噻唑都不是热熔性的高聚物，因此，在以它们在原料纺制纤维时一般采用干喷-湿纺工艺技术，这种方法是把由聚吲哚聚合物和一种酸溶剂所组成的纺丝原液通过喷丝板进行纺丝，再通过气隙牵伸，最后与一种液体相接触而凝固，这种液体稀释丝中的溶剂，又不能让成纤聚合物溶解。由这种方法所纺制成的各个单纤维可合并成一股或多股不同直径的纤维束。

最为理想的是在短时间内和高速条件下纺制多根纤维，还要求降低其中各个单纤维的横截面，纺制成具有多根低旦的纤维束，而不是少数几根高旦纤维，但是在纺丝过程中，较细的单纤维就很容易发生断头，特别是在高速纺丝及采用为纺制多根纤维用的多孔喷丝板时易于发生这种情况。这就要求在纺丝时减少单纤维断头的根数。

本发明的第一方面是纺制两根以上单纤维丝束的纺丝方法，它们是由一种溶剂及一种聚吲哚聚合物所组成的液晶纺丝原液来纺制的，这类聚合物有聚苯并噁唑和聚苯并噻唑或是它们的共聚物。这种纺丝法包括下列三个步骤：

（A）在温度高于100℃的条件下，使纺线原液通过多孔喷丝板纺丝，其中喷丝板中喷丝孔的密度为至少20个/厘米²，这样纺制成多根纺丝原液纤维，

（B）通过气隙对纺丝原液纤维进行牵伸，气隙中的气体温度为50-100℃，其中通过气隙的气流速度要求足够高以均匀降低纺丝原液纤维的温度，

（C）经过牵伸的纺丝原液纤维与一种洗涤流体相接触，以脱除纤维中的溶剂。

本发明的第二方面是用上述方法纺制的聚吲哚纤维的平均直径大约在18微米以下。

从理论上可认为（但不希望受此束缚）在高温下纺制密集的聚吲哚纤维时，外围的单纤维要比内部的冷却得快，这种纤维的温度差异表明，适于外围纤维的最佳纺丝条件，对内部纤维来说则不够理想，反之亦然。通过气隙中的气流可使所有的各个单纤维都受到相似的环境温度影响，经控制的环境温度起到降低纤维断头的作用，它也可使纤维性能更加均匀。

在一些资料中介绍了本发明纺丝原液中所含的PBO、PBT及它们的无序、有序及嵌段共聚物，这些资料包括有Wolfe等人的液晶聚合物的组成、工艺过程及制品〔美国专利4，703，103（1987.10.27）〕;液晶聚合物的组成、工艺过程及制品〔美国专利4，533，692（1985.8.6）〕;液晶聚（2，6-苯并噻唑）聚合物的组成、工艺过程及制品〔美国专利4，533，724（1985.8.6）〕。Wolfe的液晶聚合物的组成、工艺过程及制品〔美国专利4，533，693（1985.8.6）〕。Evers的耐热氧化的稠合P-苯并双噁唑及P-苯并双噻唑聚合物〔美国专利4，359，567（1982.11.16）〕。Tsai等人的杂环嵌段共聚物的制取方法〔美国专利4，578，432（1986.3.25）〕。11Ency.Poly.Sci.&  Eng.，聚苯并噻唑和聚苯并噁唑，601（J.Wiley  &  Sons1988）。W.W.A  d  a  ms等人的硬棒状聚合物材料的科学和工程（材料研究学会1989）。

聚合物可由式1（a）所示的AB链节和/或由式1（b）所示的AA/BB链节组成。

其中每个Ar代表芳香基，它可使聚吲哚聚合物成为易溶的液晶聚合物（即溶液中聚合物的浓度超过临界浓度点时，便形成液晶域）。芳香基可以是象吡啶撑（pyridinylene）的杂环基，但一般都是碳环基芳基也可以是稠合或非稠合的多环体系，但一般是单一的六节环，这里不在于芳香基的大小，它的碳原子数一般小于18;比较好的是小于12;最好不要超过6。AA/BB链节中的Ar¹一般是1，2，4，5-亚苯基或是其相似物;而AB链节中的Ar一般是1，3，4-亚苯基或是其相似物。

每个Z是一个氧原子或是一个硫原子。

每个DM是一个化学键或是一个二价键的有机基团，它可使聚吲哚聚合物形成易溶的液晶聚合物，这个有机基团是如前述的芳香基（Ar），最好是1，4-亚苯基或其相似物。

每个吡咯环中的氮原子及Z成分都与芳香基中的相邻碳原子相键合，这样便形成了与芳香基相稠合的五节吡咯环。

AA/BB链节中的吡咯环彼此之间可形成顺式或反式结构，这在上述的11Ency.Poly.Sci.&  Rng.，602中已有介绍。