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技术

本发明专利技术涉及用于制备包含聚合物的纱线的方法，所述聚合物包含咪唑基团，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复丝初生纱线；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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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
本专利技术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。
技术介绍
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，FibreChemistry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。
技术实现思路
在一些实施例中，本专利技术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，本专利技术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。一些纱线具有基于所述纱线重量计0.01至3.0重量％、或0.05至2.5重量％的硫含量。某些纱线具有小于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％。某些纱线具有30cN/dtex(33.3gpd)或更高的韧度。在某些实施例中，纱线具有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。附图说明当结合附图阅读时，可进一步理解上述
技术实现思路
以及以下具体实施方式。为了举例说明本专利技术的目的，在附图中示出了本专利技术的示例性实施例；然而本专利技术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。图3显示得自包含氯阴离子不具有氯化单体的芳族聚酰胺共聚物样品的TGA-IR重量损失结果。图4显示得自包含氯化单体不具有氯阴离子的芳族聚酰胺共聚物样品的TGA-IR重量损失结果。例证性的实施例的具体实施方式通过参见与附图及实施例相关的以下专利技术详述可更易于理解本专利技术，所述附图及例子形成本专利技术公开的一部分。应当理解，本专利技术并不限于本文所述和/或所示的具体装置、方法、条件或参数，并且本文所用的术语仅为了以举例的方式描述具体实施例的目的，并不旨在限制受权利要求书保护的本专利技术。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。合适的芳族二酰氯包括对苯二甲酰氯、4，4′-苯甲酰氯、2-氯对苯二甲酰氯、2，5-二氯对苯二甲酰氯、2-甲基对苯二甲酰氯、2，6-萘二甲酰氯以及1，5-萘二甲酰氯。合适的芳族二胺包括对苯二胺、4，4′-二氨基联苯基、2-甲基-对苯二胺、2-氯-对苯二胺、2，6-萘二胺、1，5-萘二胺、以及4，4′-二氨基苯甲酰苯胺。在一些实施例中，本专利技术涉及一种制备纤维的方法，所述方法衍生自如下步骤：在高固体份(7重量％或更高)下在NMP/CaCl2或DMAC/CaCl2中进行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聚合，分离共聚物屑粒，将分离的共聚物屑粒溶解在浓硫酸中以形成液晶溶液，并且将溶液纺丝成纤维。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反应可通过本领域已知的方法来完成。参见，例如PCT专利申请2005/054337和美国专利申请2010/0029159。通常，一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备包含聚合物的纱线的方法，所述聚合物包含咪唑基团，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)使所述多根纺液长丝凝固成复丝初生纱线；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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制备包含聚合物的纱线的方法，所述聚合物包含咪唑基团，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)使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。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物包含5(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑的残基、芳族二胺的残基以及芳族二酰氯的残基。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在洗涤步骤（c）之后，所述初生复丝纱线具有小于3重量%的硫含量。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中在洗涤步骤（c）之后，所述初生复丝纱线具有小于1重量%的硫含量。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中在洗涤步骤（c）之后，所述初生复丝纱线具有小于0.1重量%的硫含量。6.根据权利要求1或2所述的方法，其中在洗涤步骤（c）之后，所述初生复丝纱线具有0.05至3重量%的硫含量。7.根据权利要求1或2所述的方法，其中在洗涤步骤（c）之后，所述初生复丝纱线具有0.01至0.08重量%的硫含量。8.根据权利要求2所述的方法，其中所述芳族二酰氯为对苯二酰二氯。9.根据权利要求2所述的方法，其中所述芳族二胺为对苯二胺。10.根据权利要求2所述的方法，其中所述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。11.根据权利要求2所述的方法，其中所述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。12.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述包含卤离子的含水酸为氢氟酸、盐酸、氢溴酸、氢碘酸、或上述这些中两种或更多种的混合物。13.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述包含卤离子的含水酸为盐酸。14.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述包含卤离子的含水酸由与水接触时形成含卤离子的酸的材料形成。15.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述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。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述包含卤离子的盐为氯化钠。17.一种用于制备包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：SR阿伦，V加巴拉，JL洛厄里，SR鲁斯蒂格，CW纽顿，DJ罗迪尼，AJ斯特特，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：美国;US