芳香族聚砜酰胺纤维的制造方法技术

化学纤维制造业中芳香族聚砜酰胺纤维的制造方法，包括纺丝浆液制备、湿法纺丝、后处理三个步骤。浆液制备过程为：将４，４’－二氨基二苯砜和３，３’－二氨基二苯砜溶解于二甲基乙酰胺中，冷却至－２０～－５℃后加入与二氨基二苯砜等摩尔的对苯二甲酰氯，制成聚合体含量为１０％～２０％的纺丝浆液。制备中产生的氯化氢用无机碱中和。湿法纺丝的凝固浴组成和拉伸浴组成为二甲基乙酰胺、ＣａＣｌ＃－［２］和水；拉伸浴３０～１００℃条件下拉伸１～３倍，５０～７０℃水洗，２００～２５０℃干燥，２５０～４５０℃热管拉伸１～２倍，阳离子型油剂上油并卷绕成形。优点为工艺合理，符合环保要求，纤维质量指标高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学纤维制造业中一种耐高温合纤-。②
技术介绍
芳香族聚砜酰胺纤维商品名芳砜纶，是一种以产业用为主的耐热纤维。耐热纤维通常是指可以在180℃以上长期使用，或在更高温度下可瞬间使用的纤维。耐热纤维代表品种有芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚砜酰胺纤维、芳香族聚酰胺酰亚胺纤维、芳香族聚酰亚胺纤维、聚苯硫醚纤维、聚醚醚酮纤维、嘧胺纤维等。目前以美国DuPont公司的芳香族聚酰胺纤维Nomex最具代表性。Nomex的聚合体原料为间苯二甲酰氯和间苯二胺。Nomex和芳砜纶相比，有以下不足。(1)耐热性和热稳定性较低。Nomex在250℃和300℃的强力保持率分别为60％～65％和40％～45％，在350℃遭破坏；而芳砜纶在250℃和300℃时的强力保持率达70％和50％，350℃仍保持38％的强力。Nomex在250℃和300℃热空气中处理100h后强力保持率为78％和60％；芳砜纶则为90％和80％。(2)高温下尺寸稳定性差，其沸水收缩率为3％，在300℃热空气中的收缩率达8％；而芳砜纶在上述两种条件下的收缩率则分别为0.5％1％和2％。(3)阻燃性低于芳砜纶。Nomex的LOI值为28，而芳砜纶则为33。芳砜纶生产方法的公开报导不多，目前我们发现报导较多的只有前苏联的相关文献。前苏联公开报导的芳砜纶的制造方法主要有以下两篇。(1)前苏联《化学纤维》杂志(1966，1，22～25题为《聚砜酰胺纤维的溶液纺丝成形过程》)的文章中提到芳香族聚砜酰胺纤维的制备。原料芳族聚砜酰胺 用实验室微型装置制备。工艺聚合溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)；溶液浓度22％；凝固浴温度20±1℃；纺丝速度1.0m/mm；喷丝板孔数×孔径100×0.08mm；喷丝头拉伸20％；纺出新丝在凝固浴逗留时间30s；凝固浴采用水、一元醇、二元醇和三元醇，以及它们与二甲基甲酰胺的混合物。(2)前苏联《化学纤维》杂志(1971，6，38～40题为《以芳香族聚砜酰胺为基的纤维的制取》)文章中提到芳香族聚砜酰胺纤维的制备采用低温缩聚方法制备聚合物，聚合溶剂采用二甲基乙酰胺(DMAc)，纺丝液聚合物的含量为15％，通过湿法纺丝制备纤维，纺丝凝固浴采用二甲基甲酰胺和5％LiCl。未发现有关工业化生产芳砜纶的报导。③
技术实现思路
本专利技术的目的是建立一种工艺合理、生产过程符合环保要求、能制取高质量产品的。本专利技术提出的包括纺丝浆液制备、湿法纺丝、后处理三个步骤，即以对苯二甲酰氯和二氨基二苯砜(4，4’-二氨基二苯砜及3，3’-二氨基二苯砜)为原料，使它们在极性酰胺溶剂-二甲基乙酰胺中进行缩聚反应，并加入无机碱中和副产物氯化氢，制成聚合体含量为10％～20％的纺丝浆液，将制得的浆液进行湿法纺丝，随之水洗、干燥、热拉伸制成芳香族聚砜酰胺纤维。纺丝浆液制备过程的特征如下将4，4’-二氨基二苯砜(4，4’-DDS)50％～95％和3，3’-二氨基二苯砜(3，3’-DDS)5％～50％(均为质量百分比)，溶解于二甲基乙酰胺(DMAc)中，冷却至-20～5℃，再加入与二氨基二苯砜等摩尔的对苯二甲酰氯(TPC)，制成聚合体含量为10％～20％的纺丝浆液。加入TPC时，应控制加入速度，使反应温度不超过50℃。聚合反应中会产生副产物氯化氢，可加入与二氨基二苯砜等摩尔的无机碱将氯化氢中和，生成中性的无机盐和水。上述无机碱为氢氧化钙或氧化钙，加入的时间是在TPC全部加完继续反应0.5～1h后。湿法纺丝和后处理过程如下。在传统湿法纺丝设备上将上述纺丝浆液经计量泵计量、过滤器过滤、从喷丝头喷入凝固浴槽。凝固浴组成为DMAc40％～70％，CaCl20～10％，加水至100％(均为质量百分比)。凝固成丝后进入拉伸浴槽，拉伸浴组成为DMAc40％～60％，CaCl20％～10％，加水至100％(均为质量百分比)；在拉伸浴中30～100℃条件下拉伸1～3倍；随后在50～70℃条件下水洗，并在200～250℃条件下干燥处理，再经250～450℃的热管拉伸1～2倍，最后用阳离子型油剂上油并卷绕成形，上油率为0.2％～0.8％。本专利技术的优点是工艺相对合理，可利用现有纺丝设备，生产中产生的氯化氢及时被中和，符合环保要求，制得的芳砜纶纤维许多质量优于Nomex。④具体实施方式取3，3’-DDS 7.542kg，4，4’-DDS 22.624kg，放入装有375L DMAc的聚合釜中，搅拌至完全溶解。溶解后用冷冻水将釜内溶液冷却至-5℃，缓慢加入TPC24.664kg，加入时使釜内温度不超过50℃。TPC加完后撤去冷冻水，继续反应0.5h，再加入6.813kgCaO，以中和缩聚反应中生成的副产物HCl，搅拌使HCl和CaO完全中和生成CaCl2和水。CaCl2不必析出，它可溶解于DMAc中，并能改善聚合体的溶解性能，得到聚二氨基二苯砜对苯二甲酰胺含量为13％的纺丝浆液。在传统湿法纺丝设备上纺丝。将上述浆液真空脱泡，并升温至70℃，经计量泵计量，过滤器过滤后，浆液由孔径为0.07mm、孔数为1000孔的喷丝头挤出，进入凝固浴。凝固浴组成为DMAc60％，CaCl23％，H2037％(均为质量百分比)；凝固浴温度为10～15℃，丝条以3m/min的速度引出。然后丝条在90℃塑化拉伸浴中拉伸2.5倍。塑化拉伸浴的组成为DMAc40％，CaCl22％，H2O58％(均为质量百分比)。然后在60℃下水洗，250℃条件下干燥，再用400℃热管拉伸1.1倍。最后用阳离子型油剂上油，上油率0.5％，随后卷绕成形。制得芳砜纶纤维主要性能与Nomex的性能对比见下表。芳砜纶用途广泛，凡用Nomex纤维的领域均可用芳砜纶取代，某些耐热性和阻燃性要求更高而Nomex无法满足的领域也可用芳砜纶。主要用途1.防护制品宇航服、飞行通风服、特种军服、军用篷布、消防服、消防战斗服、炉前工作服、电焊工作服、森林工作服、均压服、防辐射工作服、化学防护服、高压屏蔽服、宾馆用纺织品及救生通道、防火帘、儿童睡衣及床上用品等。2.过滤材料烟道除尘过滤袋、化工滤布、稀有金属回收袋、热气体过滤软管等。3.电绝缘材料电极绝缘材料、变压器绝缘材料、防电晕绝缘板、绝缘无纺布、絮片和毡、印刷电路板等。4.蜂窝结构材料飞机夹层材料、赛艇夹层材料、隔音隔热和自熄材料、护墙材料、复合材料等。5.代石棉制品摩擦材料、垫片盘根等密封材料。其它工业织物耐热输送带、造纸和印染用衬布和毛毯、缆绳、熨烫台布装饰材料、体育用品、扬声器、复印机清洁毡、涂层织物等。权利要求1.，包括纺丝浆液制备、湿法纺丝、后处理三个步骤，其特征在于将4，4’-二氨基二苯砜(4，4’-DDS)50％～95％和3，3’-二氨基二苯砜(3，3’-DDS)5％～50％(均为质量百分比)，溶解于二甲基乙酰胺(DMAc)中，冷却至-20～-5℃，再加入与二氨基二苯砜等摩尔的对苯二甲酰氯(TPC)，制成聚合体含量为10％～20％的纺丝浆液。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于加入TPC的速度应控制在使反应温度不超过50℃。3.如权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于在TPC加完并继续反应0.5～1h后加入与二氨基二苯砜等摩尔的无机碱。4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于所述无机碱为氢氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
芳香族聚砜酰胺纤维的制造方法，包括纺丝浆液制备、湿法纺丝、后处理三个步骤，其特征在于将４，４’－二氨基二苯砜（４，４’－ＤＤＳ）５０％～９５％和３，３’－二氨基二苯砜（３，３’－ＤＤＳ）５％～５０％（均为质量百分比），溶解于二甲基乙酰胺（ＤＭＡｃ）中，冷却至－２０～－５℃，再加入与二氨基二苯砜等摩尔的对苯二甲酰氯（ＴＰＣ），制成聚合体含量为１０％～２０％的纺丝浆液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪晓峰，管宝琼，汪海峰，张金成，杨昕，
申请(专利权)人：上海纺织控股集团公司，上海市纺织科学研究院，上海市合成纤维研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]