制备聚芳并唑纱的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备聚芳并唑复丝纱的连续方法，所述方法包括：ａ）将包含聚芳并唑聚合物和多磷酸的溶液挤过多个喷丝孔以制成多根长丝；ｂ）用所述长丝形成复丝纱；ｃ）通过将纱加热到高于约１２０℃的温度历经最高达约２分钟使纱中的至少一些多磷酸水解；ｄ）从纱清洗出至少一些水解的多磷酸；ｅ）将经清洗的纱干燥；ｆ）任选将纱加热到高于约３００℃，和ｇ）以每分钟至少约５０米的速度收集纱。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2005年3月28日提交的美国申请60/665,885的权益，其公开内容通过引用结合到本文中。专利
本专利技术涉及刚性棒状聚合物、制备此聚合物的方法和包含此聚合物的长丝和纱的制造。
技术介绍
近几十年来，聚合物化学和技术的进步已使得能够开发高性能的聚合物纤维。例如，通过将液晶溶液纺成湿纤维，除去溶剂以使纤维干燥并且加热处理经干燥的纤维，可使杂环刚性棒状聚合物的液晶聚合物溶液形成高强度纤维。高性能聚合物纤维的实例包括聚(对亚苯基苯并双噻唑)(“PBZT”)和聚(对亚苯基-2，6-苯并双唑)(“PBO”)。 纤维强度通常与一个或多个聚合物参数相关，包括组成、分子量、分子间相互作用、主链、残余溶剂或水、大分子取向和加工历程。例如，纤维强度一般随聚合物长度(即分子量)、聚合物取向和分子间强吸引力作用的存在而增加。由于高分子量刚性棒状聚合物用于形成能够纺造纤维的聚合物溶液(“纺丝液”)，分子量增加一般使纤维强度增加。 刚性棒状聚合物的分子量一般由测定一种或多种稀溶液粘度来监测并且与其相关。因此，相对粘度(“Vrel”或“ηrel”或“nrel”)和比浓对数粘度(“Vinh”或“ηinh”或“ninh”)的稀溶液测定一般用于监测聚合物分子量。稀聚合物溶液的相对粘度和比浓对数粘度根据以下表达式关联 Vinh＝ln(Vrel)/C， 其中ln为自然对数函数，C为聚合物溶液的浓度。Vrel为无单位比值，因此，Vinh用浓度倒数的单位表示，一般被表示为分升/克(“dl/g”)。 在聚合物链(例如聚吡啶并双咪唑)之间具有强氢键的刚性棒状聚合物纤维已描述于授予Sikkema等人的美国专利5,674,969中。聚吡啶并双咪唑的实例包括聚(1，4-(2，5-二羟基)亚苯基-2，6-吡啶并双咪唑)，该聚合物可由2，3，5，6-四氨基吡啶和2，5-二羟基对苯二甲酸在多磷酸中缩聚制备。Sikkema描述，在制备一维或二维物品时，如纤维、薄膜和带等，需要聚吡啶并双咪唑具有相当于至少约3.5，优选至少约5，更尤其等于或高于约10的相对粘度(“Vrel”或“ηrel”)的高分子量，所述粘度在25℃在甲磺酸中在0.25g/dl的聚合物浓度测定。Sikkema还公开，利用具有大于约12的相对粘度的聚，可获得极佳纺丝结果，并且可达到超过50的相对粘度(相当于大于约15.6dl/g的比浓对数粘度)。因此，需要其他的技术进步来提供更高分子量的刚性棒状聚合物，如聚吡啶并双咪唑，其特征是提供具有更高粘度的聚合物溶液以及由这类聚合物溶液制造纤维。 专利技术概述 本专利技术涉及一种制备聚芳并唑复丝纱的连续方法，所述方法包括 a)将包含聚芳并唑聚合物和多磷酸的溶液挤过多个喷丝孔以制成多根长丝； b)用所述长丝形成复丝纱； c)通过将纱加热到高于约120℃的温度历经最高达约2分钟使纱中的至少一些多磷酸水解； d)从纱清洗出至少一些水解的多磷酸； e)将经清洗的纱干燥； f)任选将纱加热到高于约300℃，和 g)以每分钟至少约50米的速度收集纱。 一种制造纤维的优选方法涉及在挤出之后使长丝通过气隙随后通过凝固浴的方法。 在某些实施方案中，所述方法另外包括在所述水解之前调理纱。所述调整可包括自纱除去表面液体。在除去表面液体之前，可将纱用水溶液漂洗。 在一些优选的实施方案中，包含在纱中的至少一些多磷酸被水解。这可通过加热纱来实现。在某些实施方案中，优选加热到高于150℃或高于180℃或高于200℃的温度。在某些实施方案中，将纱加热1分钟或1分钟以下。在其他实施方案中，将纱加热30秒或30秒以下。 根据本专利技术，将至少一些水解的多磷酸从纱中洗去。优选，将基本上全部水解的多磷酸从纱中洗去。在一些实施方案中，所述洗涤包括使纱与碱水溶液接触。在其他实施方案中，所述洗涤包括使纱与碱水溶液接触，继之与酸水溶液接触。又一合适的洗涤技术包括使纱与水接触。 其他洗涤技术包括使纱依次与水、碱水溶液、水、酸水溶液和水接触或使长丝依次与稀酸水溶液、水、碱水溶液、水、酸水溶液和水接触。 在某些优选的实施方案中，将纱干燥到水含量小于约20％重量。 在一些方面中，本专利技术涉及一种在步骤f)中将纱加热到约400℃或400℃以上的温度的方法。在一些实施方案中，使纱在300℃或300℃以下的温度下干燥。 在一些实施方案中，纱是以至少约100m/min的速度收集。在其他实施方案中，纱是以至少约250或至少约500或至少约800m/min的速度收集。 本专利技术的方法优选利用溶液，所述溶液为液晶溶液。 在某些优选的实施方案中，所述聚芳并唑为刚性棒聚合物。 一些优选的成唑单体包括2，5-二巯基-对苯二胺、对苯二甲酸、双-(4-苯甲酸)、氧基-双-(4-苯甲酸)、2，5-二羟基对苯二甲酸、间苯二甲酸、2，5-吡啶二甲酸、2，6-萘二甲酸、2，6-喹啉二甲酸、2，6-双(4-羧基苯基)吡啶并双咪唑、2，3，5，6-四氨基吡啶、4，6-二氨基间苯二酚、2，5-二氨基氢醌、2，5-二氨基-4，6-二硫代苯或其任何组合。在某些实施方案中，成唑单体为2，3，5，6-四氨基吡啶和2，5-二羟基对苯二甲酸。在某些优选的实施方案，成唑单体为2，3，5，6-四氨基吡啶和2，5-二羟基对苯二甲酸的复合物的形式。 在本专利技术的一些实施方案中，所述聚芳并唑为聚{2，6-二咪唑并亚吡啶基-1，4-(2，5-二羟基)亚苯基}。 附图简述 以上概述和以下详述可通过结合附图进一步理解。为了说明本专利技术，在附图中显示本专利技术的示例性实施方案；然而，本专利技术并不限于本文所公开的具体方法、组合物和装置。在附图中 附图说明图1为聚芳并唑纤维制造方法的示意图。 图2为表4中所列本专利技术某些实施方案的聚芳并唑聚合物溶液的比浓对数粘度-锡含量的图形表示。 专利技术详述 通过以下详细说明并结合形成本公开一部分的附图和实施例，可更容易地理解本专利技术。应了解，本专利技术并不限于本文所述和/或所示的特定装置、方法、条件或参数，例如，本文所用术语只是为了描述特定实施方案，并不是对所要求保护的本专利技术的限制。 如包含附加权利要求的说明书中所用，单数形式“一”和“所述”包括复数，并且对特定数值的引用至少包含那个特定值，除非本文另外清楚指明。在表达一个数值范围时，另一个实施方案包括从所述一个特定值和/或至另一个特定值。类似在用先行词“约”将数值表达为近似时，应理解所述特定值形成另一个实施方案。所有范围均为包含性并且可以组合。当任何变量在任何组成或式中出现多于一次时，在每次出现的定义不依赖在每个其他出现处的定义。取代基和/或变量的组合只在此组合产生稳定化合物时许可。 如上及整个公开中所用，除非另外指明，应将以下术语理解为具有以下含义 本专利技术的长丝可由聚芳并唑聚合物制造。本文所用术语“聚芳并唑”是指具有以下结构的聚合物 --一个杂芳环与相邻芳基(Ar)稠合，重复单元结构为(a) 其中N为氮原子，Z为硫、氧或NR基团，并且R为结合到N的氢或经取代或未经取代的烷基或芳基；或 --两个杂芳环分别与公共芳基(Ar1)稠合，重复单元结构为(b1或b2) 或 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备聚芳并唑复丝纱的连续方法，所述方法包括：　　　　ａ）将包含聚芳并唑聚合物和多磷酸的溶液挤过多个喷丝孔以制成多根长丝；　　　　ｂ）用所述长丝形成复丝纱；　　　　ｃ）通过将纱加热到高于约１２０℃的温度历经最高达约２分钟使纱中的至少一些多磷酸水解；　　　　ｄ）从纱清洗出至少一些水解的多磷酸；　　　　ｅ）将经清洗的纱干燥；　　　　ｆ）任选将纱加热到高于约３００℃，和　　　　ｇ）以每分钟至少约５０米的速度收集纱。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：SR艾伦，SD穆尔，CW纽顿，DJ罗迪尼，DJ西克马，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，马杰兰系统国际有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]