聚吲哚纤维的快速热处理法制造技术

本发明专利技术的目的是改进大规模制造聚吲哚纤维的热处理技术。纤维是在一个能够提供快速、并流、逆流或并流逆流两者皆有的热处理气体流的装置中进行热处理的。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚吲哚纤维的热处理方法以改善纤维的物理性能。希望聚吲哚纤维(如聚苯并噁唑纤维)能成为下一代超强力纤维，因为它们具有的模量为聚对亚苯基-对苯二甲酰胺纤维的两倍或两倍以上，而后者是目前市场上超强力纤维的代表。只有将纤维进行热处理，才能使聚吲哚纤维具有最佳模量。常规热处理方法已在J.Mater.Sci.，20，2727(1985)及H.D.Ledbetter，S.Rosenberg，C.W.Hurtig，Symposium Proceedings of The Materials Science and Engineering of Rigid-Rod Polymeos.Vol.134，pp253(1989)中加以说明。因为聚吲哚分子的刚性很高，供聚吲哚纤维的这些常规热处理方法必须在500℃或500℃以上进行。常规的纤维热处理设备的费用往往是昂贵的，而且所需的时间会使热处理成为工业规模纤维生产的瓶颈。为了改善聚吲哚纤维的模量，需要对其进行热处理。本专利技术提供的新的热处理方法可使聚吲哚纤维不必经历长时间的高温热处理。聚吲哚(“PBZ”)纤维包括用聚苯并噁唑(“PBO”)或聚苯并噻唑(“PBT”)制备的纤维。本专利技术的一个形态是聚吲哚纤维的热处理方法，即将聚吲哚纤维在张力的作用下在热处理区域内与热气体加热介质相接触，其特征在于热气体加热介质通过热处理区域的形式是与纤维并流的或逆流的。本专利技术的第二个形态是聚吲哚纤维的热处理方法，即将聚吲哚纤维在张力的作用下在热处理区域内与热气体加热介质相接触，其特征在于热气体加热介质通过热处理区域的形式是与纤维并流或逆流，其流动速度为至少约5m/sec。本专利技术的第三个形态是聚吲哚纤维的热处理方法，即将聚吲哚纤维在张力的作用下在热处理区域内与热气体加热介质相接触，其特征在于热气体加热介质通过热处理区域的形式是与纤维并流或逆流，速度至少约5m/sec，其中纤维在热处理区域的滞留时间不大于约3秒。聚合物本专利技术采用含聚吲哚(聚苯并噁唑及聚苯并噻唑)聚合物的成型制品。聚苯并噁唑、聚苯并噻唑以及无规的、序列的和嵌段的聚苯并噁唑和聚苯并噻唑共聚物已在文献中叙述，如Wolfe et al.，LiquidCrystalline Polymer Compositions，Process and Products，U.S.Patent 4，703，103(October 27，1987);Wolfe et al.，Liquid Crystalline Polymer Compositions，Process and Products，U.S.Patent 4，533，692(August 6，1985);Wolfe et al.，Liquid Crystalline Poly(2，6-Benzothiazole)Compositions，Process and Products，U.S.Patent 4，533，724(August 6，1985);Wolfe，Liquid Crystalline Polymer Compositions，Process and Products，U.S.Patent 4，533，693(August 6，1985);Evers，Thermooxidatively Stable Articulated p-Benzobisoxazole and p-Benzobisthiazole Polymers，U.S.Patent 4，359，567(November 16，1982);Tsai et al.，Method for Making Heterocyclic Block Copolymer，U.S.Patent 4，578，432(March 25，1986);11 Ency.Poly.Sci.& Eng.，Polybenzothiazoles and Polybenzoxazoles，601(J.Wiley & Sons 1988)and W.W.Adams et al.，The Materials Science and Engineering of Rigid-Rod Polymers(Materials Research Society 1989)。聚合物可包含如式1Ⅰ(a)所表示的AB-链节单元和/或如式Ⅰ(b)中所表示的AA/BB链节单元。其中每个Ar代表芳族基团。芳族基团可以是杂环如亚吡啶基(pyridinylene)，但碳环化合物是优选的。芳族基团可以是稠合的或非稠合的多环系统，但单六元环是优选的。芳基大小不是关键，但含不多于约18个碳原子的芳族基团是优选的，更优选的是不多于约12个碳原子以及最优选的不多于约6个碳原子。适用的芳族基团例子包括亚苯基部分、甲代亚苯基部分、亚联苯基部分以及双亚苯基醚部分。在AA/BB链节单元中的Ar1以1，2，4，5-亚苯基部分或它们的类似物为优选。在AB-链节单元中的Ar以1，3，4-亚苯基部分或它们的类似物为优选。每个Z是独立的氧或硫原子。每个DM是独立的键或不会干扰聚合物的合成、成形或应用的二价有机部分。尽管二价有机部分可以包含脂族基团，具有不多于12个碳原子的脂族基团是优选的，但正如前面所述的优选的二价有机部分为芳族基团(Ar)。最优选的是1，4-亚苯基部分或它们的类似物。在每个吡咯环中氮原子和Z部分与芳族基团中与其邻近的碳原子相键合，以使五元吡咯环与芳族基团形成稠环。在AA/BB链节单元中，吡咯环彼此可以是顺式或反式位置，如在11 Ency.Poly.Sci.& Eng.，Supra，602中所说明的。优选的聚合物主要由AB-聚吲哚链节单元或AA/BB-聚吲哚链节单元所组成，更优选的主要由AA/BB-聚吲哚链节单元所组成。聚吲哚聚合物的分子结构可以是刚性棒、半刚性棒或柔顺线团。在AA/BB-聚吲哚聚合物的情况下刚性棒是优选的，或在AB-聚吲哚聚合物情况下半刚性棒是优选的。聚合物中的吡咯环以噁唑环(Z＝0)为优选。所优选选择的聚吲哚聚合物中的单元要使聚合物为易溶的液晶，这意味着当其浓度超过“临界浓度点”时在溶液中形成液晶区域。优选的链节单元在式2(a)-(h)的链节单元中示出。更优选的聚合物主要由选自式2(a)-(h)所示的那些构成，最优选的是主要选自2(a)-(c)中的许多相同单元。 聚〔苯并(1，2，d5，4-d′)双噁唑-2，6-二基-1，4-亚苯基〕 反式-聚苯并噁唑聚〔苯并(1，2-d4，5-d′)双噁唑-2，6-二基-1，4-亚苯基〕 每种聚合物优选平均至少含25个链节单元，更优选至少约50个链节单元，最优选的至少约100个链节单元。易溶液晶AA/BB-聚吲哚聚合物的特性粘度(在25℃、甲磺酸中以一点测定法测定)优选至少约10dL/g(decililers/gram)，更优选至少约15dL/g，最优选至少约20dL/g。为某些目的，特性粘度最好至少约25dL/g或本文档来自技高网...

【技术保护点】
对聚吲哚纤维热处理的方法，该方法使聚吲哚纤维在张力作用下、在热处理区域与热气体加热介质接触，其特征在于热气体加热介质以与纤维成并流流动或逆流流动的形式通过热处理区域。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：WE亚历山大，S罗森堡，周介俊，谷胜也，
申请(专利权)人：陶氏化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]