芳基聚酰胺丝及其制造方法技术

公开了全芳基聚酰胺丝及其制造方法，其特征在于，包括将凝固剂多阶段地喷射到纺成的材料上，在所述多阶段喷射中，硫酸浓度一阶段一阶段地顺序减少，所述纺成的材料被馈送入凝固剂喷射箱。本发明专利技术通过将纺成的材料的表面和内部均匀一致地凝固，使得纺织和拉取速度增加而不出现断线。另外，本发明专利技术回收使用过的凝固剂或水，并在更前面的阶段中重新使用回收的凝固剂或水，以使得其具有节省成本和减少环境污染的优点。相应地，根据本发明专利技术制成的全芳基聚酰胺丝具有高结晶度Ｘ、大表观晶体尺寸ＡＣＳ和减少的晶体自身缺陷，由此表现出提高得更多的物理属性，例如强度和模量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种全，尤其涉及一种制造具 有包括高强度和模量的物理属性的新的全芳基聚酰胺丝的方法。
技术介绍
如早先的现有技术所公开的(例如美国专利Nos. 3， 869, 429和3, 869， 430)，全芳基聚酰胺丝由一系列工艺制造，所述工艺包括通过在含有N-甲基-2-吡咯烷酮的聚合溶剂中聚合芳香二胺和芳二酰氯，制备全芳基聚酰 胺聚合体的工艺；通过将制备的聚酰胺聚合体溶解在浓硫酸溶剂中，制备 纺丝原液(spinning liquid dope)的工艺；通过经由喷丝头挤压出纺丝原 液并使纺成的材料通过非凝固流体层进入凝固剂箱，来形成丝的工艺；以 及通过清洗、干化和热处理工艺对得到的丝提纯的工艺。图1是示意图，示出通过公知的千湿法纺织工艺制造全芳基聚酰胺丝 的常规方法。关于如图l所示的常规工艺，由于纺成的材料被经由非凝固流体层馈 送进凝固箱50，并在箱中凝固，所以纺成的材料的表面比其内部凝固得更 快，由此造成纺成的材料的表面和内部的物理属性是不规则的，且相互不 同的。相应地，在采用高的纺织和拉取速度的情况下，通常会产生断线和 /或短纤维，因此，不能将纺织和拉取速度增加到600m/min以上。纺织和拉取速度的这种限制影响到最终产品(即全芳基聚酰胺丝)， 以致不能将强度和模量提高到所需的水平之上，并使提高其生产率成为问 题。其中，韩国公开专利No. 1995-934提出一种制造全芳基聚酰胺纤维的 工艺，所述工艺在凝固剂箱50中设置两个喷射喷嘴，并将水或硫酸水溶液 经由安装在上部的一个喷嘴喷射到纺成的材料上，同时，将水经由位于所述凝固箱下部的另一个喷嘴喷射到纺成的材料上。然而，上述工艺不釆用循环系统来回收和重新利用凝固剂，导致生产 成本的上升和造成环境的严重污染。另外，由于该工艺不采用依赖于凝固剂中的硫酸稀释水平来控制喷射 速度的机构，所以其具有纺成的材料的表面和内部不能被均匀一致地凝固 的缺点。由于本专利技术的专利技术人为了解决上述常规问题而进行了深入的研究和 开发，本专利技术被提出用于以合理的成本并且在不污染环境的情况下，生产 强度和模量被提高的新的全芳基聚酰胺丝。
技术实现思路
(技术问题)因此，本专利技术的一个目的是通过均匀或一致地凝固纺成的材料的表面 和内部，以能够在不出现断线的情况下获得高速纺织，从而提高作为最终 产品的全芳基聚酰胺丝的强度和模量。本专利技术的另一个目的是在凝固工艺中重新使用凝固剂或水，所述凝固 剂或水在之前使用过和被回收过，以使得其能够节省生产成本并降低环境 污染。本专利技术的另一个目的是通过均匀或一致地凝固纺成的材料的表面和 内部，由结构变化提供具有显著提高的模量和强度的全芳基聚酰胺丝，所述模量和强度可承受外部应力，所述结构变化代表高结晶度(表示为"x")、大的表观晶体尺寸(表示为"ACS")以及减小的次结晶参数(paracrystalline parameter)(表示为"gn")，所述次结晶参数表示晶体本身的缺陷。 (用于解决问题的技术方法) 为了解决常规的问题并实现上述目的，本专利技术提供一种制造全芳基聚 酰胺丝的工艺，包括将全芳基聚酰胺聚合体溶解在浓硫酸溶剂中以制备 纺丝原液；经由喷丝头纺织纺丝原液，以给出纺成的材料；以及将纺成的 材料经由非凝固流体层馈送入含有凝固剂的凝固剂喷射箱，其特征在于， 所述方法包括将凝固剂多阶段地喷射到纺成的材料上的步骤，在所述步骤 中，硫酸浓度一阶段一阶段地顺序减少，所述纺成的材料被馈送入喷射箱。另外，本专利技术的全芳基聚酰胺丝的特征在于，结晶度X在热处理之前在70至79%的范围内，而表观晶体尺寸ACS (基于200个平面)在热处理 之前在42至50A的范围内。此后，本专利技术将参照附图进行详细描述。首先，根据本专利技术，通过在含有N-甲基-2-吡咯烷酮的聚合溶剂中聚 合芳香二胺和芳二酰氯来制备全芳基聚酰胺聚合体。芳香二胺优选地包括对苯二胺，而芳二酰氯优选地包括对苯二甲酰氯。另外，聚合溶剂优选地包括含有溶解的氯化钙的N-甲基-2-吡咯垸酮。 全芳基聚酰胺聚合体具有不低于5.0的掛有粘度，其优选用于提高丝 的强度和模量。上述聚合体的聚合条件与之前公知的(例如在美国专利No. 3, 869， 429或其他中)聚合条件大致相同。用于生产上述聚合体的方法的优选实施例通过将溶液和l摩尔对苯二 甲酰氯引入用于聚合的反应器中，提供微细粉末形式的聚合体，所述溶液 可通过将l摩尔对苯二胺溶解在含有约l摩尔的氯化钙的N-甲基-2-吡咯烷酮中而被获得；搅拌反应器中的混合物，以形成凝胶型聚合体；以及压碎、 清洗并干化凝胶型聚合体，由此导致微细粉末形式的聚合体。对苯二甲酰 .氯可以由两个步骤分成两等份引入反应器。接着，如上所制备的全芳基聚酰胺聚合体被溶解在浓硫酸溶剂中，以 形成纺丝原液。在纺丝原液的生产中使用的浓硫酸优选地具有范围从97至100%的浓度，并可以由氯磺酸或氟硫酸替代。如果硫酸的浓度在97%以下，聚合体的溶解度降低，且各向异性的溶 液不能易于表示液体的结晶度。因此，难于获得粘度恒定的纺丝原液，并 依次难于管理纺织工艺，于是造成最终纺织品产品的机械属性的恶化。另外，当浓硫酸的浓度超过100%时，在含有过度解离的S03的任何雾 化的硫酸中S03含量过量，于是，因为硫酸造成聚合体的部分溶解，所以 不希望将硫酸处理和用作纺丝原液。另外，即使纤维可以通过采用纺丝原 液获得，所述纤维也具有松弛的内部结构，并在外观上基本上缺乏光泽，并减小硫酸到凝固剂溶液中的扩散速率，以使得其可能造成降低纤维的机 械属性的问题。替代地，在纺丝原液中的聚合体的浓度比重范围优选为从10至25%。然而，在纺丝原液中的浓硫酸的浓度和聚合体的浓度不进行特定的限制。在如图2所示的下一步骤中，优选地通过2至5个阶段对纺成的材料进 行凝固剂的喷射，而所述纺成的材料由经过喷丝头40纺织的原液得到，在 喷射凝固剂的过程中，硫酸浓度是一个阶段一个阶段地顺序减小。凝固剂 优选为从硫酸水溶液和水中选出的任何一个。本专利技术的优选实施例提供使 如图2所示的纺成的材料通过第一凝固剂喷射箱10、第二凝固剂喷射箱20 和第三凝固剂喷射箱30、以便将凝固剂经由非凝固流体层喷射到纺成的材 料上而制造的丝。所述非凝固流体层可以主要包括空气层或惰性气体层。 图2是示意图，示出根据本专利技术的通过干湿法纺织方法制造全芳基聚 酰胺丝的工艺。非凝固流体层的深度，即从喷丝头40的底部到凝固剂箱50中的凝固剂 的表面的距离，优选在从0.1至15cm的范围内，以便提高纺织性能或丝的 物理属性。第一至第三喷射箱IO、 20和30分别装备有喷射喷嘴H、 21和31，以将凝固剂喷射到用于纺织的纺成的材料上。凝固剂喷射箱IO、 20和30中的每个优选地使底部充分倾斜，以便易于将喷射的凝固剂收集并返回到更前面的阶段，并也被打孔形成纺成的材料 从中通过的孔。从凝固剂喷射箱10、20和30喷射的凝固剂被部分地收集到对应的箱的 底部上，并在更前面的工艺中重新使用，而剩余的凝固剂以及纺成的材料 流下来，并被存储在凝固剂收集容器51中。第一凝固剂喷射箱10以l至10m/sec的喷射速度将其中包含硫酸浓度 为10至20%的硫酸水溶液通过喷射喷嘴11喷射到纺成的材料上。在喷射之后，硫酸水溶液被排放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造全芳基聚酰胺丝的方法，包括：将全芳基聚酰胺聚合体溶解在浓硫酸溶剂中以制备纺丝原液；经由喷丝头纺织纺丝原液，以给出纺成的材料；以及将纺成的材料经由非凝固流体层馈送入含有凝固剂的凝固剂喷射箱，其特征在于，所述方法包括将凝固剂多阶段地喷射到纺成的材料上的步骤，在所述步骤中，硫酸浓度一阶段一阶段地顺序减少，所述纺成的材料被馈送入喷射箱。

【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：韩仁植，李在永，李承焕，金在永，权昭延，
申请(专利权)人：可隆株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]