高耐久性聚吲哚组合物、纤维以及薄膜制造技术

本发明专利技术涉及以单体或缩合物的形态含有选自胍类、三唑类、喹唑啉类、哌啶类、苯胺类、吡啶类、三聚氰酸类、或者ｐ－苯二胺、ｍ－苯二胺或其混合物的碱性有机化合物的聚吲哚纤维以及薄膜，该纤维具有以下特性：Ｘ射线子午线衍射半宽值因子为０．３°／ＧＰａ以下，由分子取向变化所产生的弹性膜数减少量Ｅｒ为３０ＧＰａ以下，断裂强度为１ＧＰａ以上。另外，该纤维可以用于短纤维、细纱、编织物、毛毡材料、复合材料、软线、杆、纤维制薄片、防刀背心以及防弹背心。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使聚吲哚含有可赋予该聚吲哚优良的保存稳定性的稳定剂而成的高耐久性聚吲哚组合物、以及由该聚吲哚组合物构成的纤维、薄膜及其用途。
技术介绍
作为高耐热、高强度纤维，已知的有由聚苯并噁唑(PBO)、聚苯并咪唑(PBI)或聚苯并噻唑(PBT)的聚合物(以下称作聚吲哚)所构成的纤维。聚吲哚纤维通常是以无机酸为溶剂通过液晶纺丝来制造。从喷丝头喷出的聚合物原液(纺丝原液)进入水洗工序，无机酸被提取到水层。该水洗工序中，丝被水彻底清洗，之后通过氢氧化钠等无机碱性化合物的水溶液槽，此时未被提取的残留于丝中的无机酸被中和掉。之后再次清洗。加入的碱性化合物要中和到丝的内部，这一点非常重要。水洗状态以及无机碱性化合物的加入量由于某种原因而变化时，丝的内部环境会偏向酸性或碱性。假如无机酸以中和不充分的形态残留在丝中，那么在高温高湿中长时间暴露时，聚吲哚纤维的拉伸强度有可能下降。
技术实现思路
因此需要有一种聚吲哚纤维以及薄膜，这种聚吲哚纤维即使由于某种原因无机酸以中和不充分的形态残留，因长时间暴露于高温高湿中而造成的强度的下降量也较少。本专利技术的目的是提供该强度的下降量较少的聚吲哚。本专利技术人等为了解决上述的问题而进行了深入的研究，从而完成了本专利技术。即本专利技术由以下部分构成。1.一种聚吲哚组合物，其特征在于其中含有碱性物质。2.如1所述的聚吲哚组合物，其特征在于，碱性物质是有机化合物。3.如1所述的聚吲哚组合物，其特征在于，碱性物质是溶解于水或亲水性溶剂的有机化合物。4.如1所述的聚吲哚组合物，其特征在于，碱性物质是胍类、三唑类、喹唑啉类、哌啶类、苯胺类、吡啶类或三聚氰酸类。5.一种聚吲哚纤维，其特征在于，它由1所述的聚吲哚组合物构成。6.一种聚吲哚薄膜，其特征在于，它由1所述的聚吲哚组合物构成。7.如5所述的聚吲哚纤维，其特征在于，纤维中含有单体或缩合物形态的碱性有机化合物。8.如5所述的聚吲哚纤维，其特征在于，纤维中含有单体或缩合物形态的选自p-苯二胺、m-苯二胺或其混合物的碱性有机化合物。9.如5所述的聚吲哚纤维，其特征在于，X射线子午线衍射半宽值因子为0.3°/GPa以下。10.如5所述的聚吲哚纤维，其特征在于，分子取向变化所产生的弹性模数减少量Er为30GPa以下。11.如5所述的聚吲哚纤维，其特征在于，纤维的断裂强度为1GPa以上。12.如5所述的聚吲哚纤维，其特征在于，聚吲哚纤维是短纤维。13.一种聚吲哚细纱，其特征在于，它由5所述的聚吲哚纤维构成。14.一种聚吲哚编织物，其特征在于，它由5所述的聚吲哚纤维构成。15.一种聚吲哚毛毡材料，其特征在于，它由5所述的聚吲哚纤维构成。16.一种聚吲哚复合材料，其特征在于，它由5所述的聚吲哚纤维构成。17.一种聚吲哚软线(cord)，其特征在于，它由5所述的聚吲哚纤维构成。18.一种聚吲哚杆(rod)，其特征在于，它由5所述的聚吲哚纤维构成。19.一种水泥·混凝土增强用聚吲哚纤维制薄片，其特征在于，它由5所述的聚吲哚纤维构成。20.如19所述的水泥·混凝土增强用聚吲哚纤维制薄片，其特征在于，断裂强度为50kg/cm以上。21.一种高强度纤维，其特征在于，它由5所述的聚吲哚纤维构成。22.一种防刀背心，其特征在于，它由5所述的聚吲哚纤维构成。23.一种防弹背心，其特征在于，它由5所述的聚吲哚纤维构成。以下详述本专利技术。本专利技术中的胍类例如为重碳酸氨基胍、1，3-双(2-苯并噻唑基)胍、1，3-二苯基胍、1，3-二(o-甲苯酰基)胍、1，2，3-三苯基胍等。三唑类例如为2-(2-羟基-5甲基苯基)苯并三唑、3-氨基-1，2，4-三唑、2-苯并三唑、2-(3，5-二叔丁基-2-羟基苯基)苯并三唑等。喹唑啉类例如为喹唑啉-2，4-二酮等。哌啶类例如为哌嗪等。苯胺类例如为苯胺、o-羟基苯胺、o-苯氧基苯胺、p-羟基苯胺等。吡啶类例如为吡啶等。另外三聚氰酸例如为三聚异氰酸等。可以使用上述碱性有机化合物中的一种，也可以两种以上并用。添加量相对于聚吲哚为0.01％～20％，优选0.1％～10％。本专利技术的
技术实现思路
并不限定于如上的内容。本专利技术中的聚吲哚是指选自聚苯并噁唑(PBO)、聚苯并噻唑(PBT)或聚苯并咪唑(PBI)中的一种以上的聚合物。本专利技术中，PBO是指含有与芳香基结合的噁唑环的聚合物，该芳香基不一定是苯环。而且PBO广泛含有由聚(亚苯基苯并双噁唑)或与芳香基结合的多个噁唑环的结构单元所构成的聚合物。这种设定也适用于PBT和PBI。另外还含有PBO、PBT和/或PBI的混合物、PBO、PBT和PBI的嵌段或无规共聚物等两种或两种以上的聚吲哚聚合物的混合物、共聚物、嵌段聚合物。理想的聚吲哚为溶致液晶(lyotropic liquid crystal)聚合物(无机酸中，特定浓度下形成为液晶)，本专利技术中优选为聚苯并噁唑。作为PBZ聚合物中所含的结构单元，优选从溶致液晶聚合物中选择。单体单元由结构式(a)～(i)中记载的单体单元构成。通过使聚合物在酸性溶剂中聚合能够较容易地制备聚吲哚聚合物的溶液(称作聚合物原液(polymer dope))。溶剂优选为无机酸，例如为硫酸、甲磺酸、多磷酸，最优选多磷酸。原液中的聚合物浓度为1～30％，优选1～20％。本专利技术中，适合的聚合物或共聚物和原液可用公知的方法合成。例如可以采用在Wolfe等的美国专利第4,533,693号说明书(1985，8，6)、Sybert等的美国专利第4,772,678号说明书(1988，9，22)、Harris的美国专利第4,847,350号说明书(1989，7，11)或Gregory等的美国专利第5,089,591号说明书(1992，2，18)中记载的方法。简要地说，通过在非氧化性并且脱水性的酸溶液中，在非氧化性气氛以及高速搅拌和高剪切条件下，分段升温或以一定的升温速度使温度从60℃升到230℃，使适合的单体进行反应。制造纤维时，原液从喷丝头挤出后在一定空间中被拉伸而成为长丝。适合的制造方法记载在上述参考文献以及美国专利第5,034,250号说明书中。该空间一般称为气隙，但不一定是空气。该空间中不必除去溶剂，并且需要被不和原液反应的溶剂所充满，例如为空气、氮气、氩气、氦气、二氧化碳等。 纺丝后的长丝被清洗除去一部分溶剂以免过度拉伸。然后进一步清洗，用适宜的氢氧化钠等无机碱性物质中和，再清洗。到了该阶段几乎所有的溶剂都会被除去。所述清洗是指使纤维或长丝接触于对于溶解有聚吲哚聚合物的无机酸具有相溶性而不溶解聚吲哚聚合物的液体，从而从原液中除去酸溶剂。作为适合的清洗液体有水或水和酸溶剂的混合物。长丝最好被清洗至残留无机酸浓度为8000ppm以下，更理想的是5000ppm以下。之后，根据需要对长丝进行干燥、热处理、卷绕等。制造薄膜时，典型的方法如同美国专利第4,487,735号说明书中所记载，将粘稠的原液挤出到旋转滚筒上而制成单轴取向薄膜。将其作为管状挤出，在心轴(mandrel)上通过吹塑或压入而使之进行双轴取向。接着浸入水中使它们凝固而形成为薄膜。然后通过进一步清洗可以除去溶剂。作为获得本专利技术组合物的方法，即，使聚吲哚含有所述碱性物质的方法没有特别限定，可以在聚吲哚的聚合阶段、原液的清洗阶段、干燥工序前或后加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚吲哚组合物，其特征在于，含有碱性物质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿部幸浩，松冈豪，雾山晃平，村濑浩贵，中村宗敦，野村幸弘，江口弘则，奥山幸成，黑木忠雄，一柳隆治，
申请(专利权)人：东洋纺织株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]