[发明专利]用聚对苯二甲酰对苯二胺制造纤维的方法

说明书

本发明涉及用全部或大部分为聚对苯二甲酰对苯二胺的聚酰胺制造纤维的方法，在该方法中通过用冷却含量至少为98wt％的浓硫酸至低于其凝固点，接着将这样的冷却硫酸同聚酰胺结合并混合以形成含有基于混合物的重量计，至少15％的比浓对数粘度至少为2.5的聚酰胺的固体混合物，然后加热所得到的固体混合物并在一定压力下，通过纺丝喷嘴用气隙纺丝方法纺丝制备纺丝物质。

这样的方法已知由荷兰专利申请7904495已公知于众。发现通过该所谓冷冻方法可实现硫酸和聚对苯二甲酰对苯二胺适当的混合。然而，得到的沙状溶液对于熔融后立即加工缺乏足够的均匀性。由于这个原因该沙状溶液是在纺丝前在挤压机里被加热。然而，用这种操作不能消除所有的缺陷。由于不是每个聚合物粒料吸附相同量的硫酸，硫酸和聚合物在微观规模上的比率与在总体宏观规模上的比率不同。这将导致熔融过程中的不均匀。另外，发现在实际操作规程中良好的结果高度依赖于在挤压机中准确调整的压力构成和温度变化。因此，在挤压机加工中有着不可忽视的失败的风险。已经发现在实际操作中在冷却状态下压缩该沙状溶液是合理的，这会极大地减少待定因素而增加或改变生产能力(process capacity)。

人们已经建议通过改进的聚对苯二甲酰对苯二胺在硫酸中的溶解方法以防止聚对苯二甲酰对苯二胺纺丝溶液的不均匀性。用于这个目的的高速运行的小型双螺杆混料器和低速运行的大型双螺杆混料器成功地混合聚对亚苯基对苯二甲酰胺和硫酸的两步混合方法见RD 232 004。这个方法即没有消除已知冷冻方法的缺陷，也没有该所述的方法提供的优点。

从WO 92/07120可知通过添加含有添加剂的溶液可使聚对苯二甲酰对苯二胺纺丝溶液改性。为此目的而使用静态混合设备。这个方法也与改善前面提到的冷冻法无关。

本发明的目的是消除已知冷冻法的缺陷。为此，本发明在于用本文开始提到的已知方法在一装置中进行固体混合物的加热和加压，其中聚合物溶液通过至少两个连续区域，即熔融区域和压力构成区域，聚合物溶液至少在熔融区里被捏和及混合。

由于在熔融区域聚合物溶液从粒状结构(含有许多孔隙)转变为液态，优选在这个区域减压进行聚合物溶液的脱气。

一般的挤压机有若干功能，也就是捏合，混合，熔融，脱气，和压力构成。已发现在至少两个分离区域，熔融区域和压力构成区域之间划分这些功能不仅提高了方法的生产能力和控制作用，而且提高了纺丝溶液的均匀性，纱的质量，和钩接强力和帘线强力(1oop and cord strength)。

另外，按照本发明的方法提供生产的纺丝溶液具有的聚对苯二甲酰对苯二胺浓度比用挤压机的方法更高是可能的。有较高浓度的聚对苯二甲酰对苯二胺的纺丝溶液会得到改进的物理性质(较高的模量和强度)的丝。所以，由于能够使用较高浓度的聚对苯二甲酰对苯二胺，按照本发明的方法则提供更多物理性质(对那些已经提到的)的改进。

用做熔融区域最适合的设备是“混合捏和机”。混合捏和机尤其可见于CH 673 617,CH 661 450,EP 422 454,和EP 451 747。优选使用如EP 451 747所描述的最适合用于连续操作的混合捏和机。这样的混合捏和机(由LIST可得到)具有比较好的柱塞流特性的优点，即低停留时间分布。按照本发明的方法在混合捏和机中的停留时间可从15分钟到数小时，优选停留时间超过30分钟。混合捏和机通常在充填量范围为25-70％情况下使用。

诸如用于按照本发明方法优选使用的混合捏和机包括一个空心的，并装有若干捏和桨或捏和叶片的旋转轴。轴被设在任选在内侧具有若干捏和钩(hooks)的圆筒形容器内。桨片和钩以没有，或最低可能数量的死容积的方式相互相对排列并防止轴或圆筒形容器形成包壳。此外，加热介质(例如水)流过轴以及任择地流过在其上的桨片或叶片。圆筒形容器也能被加热。

不容质疑，以一定的速度输送聚合物溶液持续通过混合捏和机。这一过程通过沿着单一的螺旋线安装几个桨片或叶片是能够实现的。那么，聚合物溶液的输送将受到桨片相互相对安装位置的影响。这样的输送也可通过沿他们各自的螺旋线在旋转轴上安装桨片或叶片来完成。浆片或叶片(或这些部分，诸如刮削设备)沿旋转轴的纵轴向以一定角度固定并各自完成聚合物溶液的输送。

大多数的偏心线是“正向的”。这意味着传输方向上的输送被促进了。然而，也可能有一条或多条“负向的”偏心线(促进了与输送方向相反向的输送)。可使用这些“负向的”偏心线用于，例如，按需要调整停留时间分布和充填量分布。