一种新型腈纶纤维结构体及其制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种新型腈纶纤维结构体，具体是一种在用于生产功能性腈纶纤维的体系中引入一种新型单体——衣康酸，其结构特征是在传统生产腈纶(聚丙烯腈)的原有体系中增加一个新单体衣康酸进行共聚，这种含衣康酸的腈纶纤维在对其进行改性接枝工艺后，其柔软性及强度更为优异，可使原本腈纶纤维的固有性能进一步提高。提高。提高。

【技术实现步骤摘要】
一种新型腈纶纤维结构体及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及腈纶纤维制造方法属于新型纤维制造领域，具体地，涉及一种一种新型腈纶纤维结构体及其制备工艺。

技术介绍

[0002]传统腈纶纤维已在纺织纤维市场面市数十年，生产工艺很成熟，但在其结构方面的局限性一直是世界各国同行业中进行提高的目标。市场上不少厂家开始研究不同的单体对聚丙烯腈纤维的影响。
[0003]CN105986328A公开了一种腈纶高强工业丝纤维的制备方法，将96～98.5wt％丙烯腈、1.0～3.0wt％丙烯酸甲酯和0.5～1.0wt％衣康酸三种单体混合调节浓度，调至20～30wt％，连续进行水相悬浮聚合反应；反应后的聚合物经螯合反应终止，经汽提脱出未反应的单体，然后经水洗过滤机除去盐分、水分，造粒成型后经烘干得到的粉状聚合物与DMAC混合溶解，经升温、降温，过滤制得纺丝原液经纺丝，双扩散成型、水洗、上油、烘干、卷曲，其牵伸倍数为6～12倍，通过200～320KPa定型压力定型，切断后得到抗拉强度为≧4.5cN/dtex，耐热温度在110～130℃，弹性模量45～75cN/dtex腈纶高强工业丝纤维。
[0004]CN108330563A涉及一种腈纶纤维及其制备方法。所述的腈纶纤维由聚合物A和聚合物B组成，所述的聚合物B在腈纶纤维中的含量为任意含量，优选0～30wt％，更优选10～20wt％；所述的聚合物A是由92～94wt％丙烯腈和6～8wt％醋酸乙烯制得的；所述的聚合物B是由88～99wt％丙烯腈、0.8～8wt％丙烯酸甲酯和0.2～4.8wt％衣康酸制得的。本专利技术的腈纶纤维既具干法腈纶纤维的回弹性、覆盖性、蓬松性以及挺阔感的优良特性又具有湿法腈纶纤维的滑爽性以及较好的纺纱性能。
[0005]虽然现有技术存在一些对聚丙烯腈纤维添加衣康酸单体的技术，但是还是存在一些不足，例如除衣康酸单体外还添加其他复杂单体和复杂试剂，添加衣康酸结构改性机理并没深入研究，以及得到腈纶纤维的性质并不理想。因此亟需提出一种简单且有效的新型腈纶纤维结构体的工艺。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在提出一种新型腈纶纤维结构体的新工艺，拟来解决现有技术存在的对衣康酸单体研究空白以及其纤维制品性能不足的缺点。
[0007]本专利技术第一方面提供一种将常规的腈纶纤维经本专利技术的改性工艺交联改性后成为兼具多种功能的特种腈纶纤维材料的先进工艺，尤其是引入新的合成单体衣康酸后，使生产的阻燃腈纶产品性能更加优秀，在强度、柔软性等方面均有提高。
[0008]专利技术人发现，虽然现有技术的部分方案存在利用衣康酸作为单体，然后腈纶纤维纺丝，但是对纤维的改进效果并不明显。因为衣康酸虽然是一种不饱和单体，但是其不饱和双键反应活性低，且均聚效果差，因此衣康酸用作腈纶纺丝时的单体
时，其交联接枝反应活性差，工艺改造后得到纤维的一些性能，例如阻燃性质以及强度都不太理想。
[0009]本专利技术提出采用了季铵碱修饰衣康酸，改性衣康酸的活性，因为在季铵碱的溶液环境里，衣康酸结构会发生重构，会转化成其他两种分子式相同但结构不同的两种甲基丁烯二酸。这种多重结构之间的转化和存在，会提高纤维中高分子聚合物之间的接枝交叉概率，从而提高后续反应的交联度；同时重构也会使得衣康酸的活性被激发。另外，季铵碱，特别是包含脂肪族不饱和烃基，和或芳香烃的季铵碱，相比直接加入氢氧化物碱式激发剂，其对纤维具有更好的生物活性，也能够起到杀菌、催化、调控交联反应的作用。
[0010]通过上述工艺对腈纶组成以及结构的改性，得到纺丝后的腈纶纤维，在有效交联度，都优于现有技术中普通的普通纤维，展现出来的阻燃性能以及强度都优于现有的纤维。
[0011]具体地，本专利技术提供一种新型腈纶纤维结构体的制备工艺，包括以下步骤：
[0012]1)纺丝浆液的准备：准备聚丙烯腈胶体以及占其质量分数为1
‑
10％的衣康酸进行混炼，得到纺丝浆液；
[0013]2)季铵碱添加：在上述纺丝浆液中加入质量分数为1
‑
10％的季铵碱，进行共混均匀；其中，季铵碱具有结构单元(I)：
[0014](I)
[0015]结构单元(I)中，R1为C1
‑
C20直链或支链烷烃，R2为C2
‑
C5的脂肪族不饱和烃，R3为C1
‑
C16直链或支链烷烃，R4为芳香烃；
[0016]3)共混纺丝：在室温左右溶胀静置，然后升温至60
‑
80℃溶解3小时形成均匀的溶液，溶液经过过滤、除沫后进行纺丝；
[0017]4)脱水、冷却：将纺出的丝置于密闭容器中，升温至120℃进行脱水，2小时后保温1
‑
2小时，然后在低于1℃/6分钟的降温速率下缓慢降至35
‑
40℃，即得所需阻燃腈纶半成品；
[0018]5)成型：取纺丝成纤的半成品，置于密闭容器，90
‑
100℃时保温2
‑
4小时发生交联接枝反应，再以不大于1℃/5分钟的条件缓慢降温至35
‑
40℃，出料，即得阻燃腈纶纤维产品。
[0019]在一些优选的技术方案中，所述纺丝时的工艺为：纺丝速度为5
‑
10m/min，凝固成形的纤维经水洗、拉伸、干燥定型、卷曲，得到聚丙烯腈纤维。
[0020]在一些优选的技术方案中，所述R1或R3中选自十二烷基、十四烷基或十六烷基。
[0021]在一些优选的技术方案中，所述R4选自苯基。
[0022]在一些优选的技术方案中，所述脂肪族不饱和烃选自含有不饱和烃基的脂肪族羧酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸的一种。
[0023]在一些优选的技术方案中，为使反应充分，在纺丝浆液的准备中采用真空条件或充入惰性气体保护或加入1
‑
4％的抗氧剂或抗紫外线吸收剂。
[0024]在一些优选的技术方案中，为提高产品性能，在所述交联接枝反应完成后采用含
羟基或“N”基的醛类化合物进行后整理，其用量为反应液质量分数的1～3％，温度为90～100℃。
[0025]本专利技术技术方案产生的有益效果包括：
[0026]本专利技术通过改性腈纶纤维纺丝液中的衣康酸单体，将其活性受限的不饱和键通过季铵碱修饰后，其具备的结构能够促进后续的聚丙烯腈交联接枝反应，得到的纺丝纤维的有效交联度，其相应的性质也能够加强。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例1与对比例1样品的差示扫描量热法DSC曲线。
具体实施方式
[0028]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0029]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型腈纶纤维结构体的制备工艺，包括以下步骤：1)纺丝浆液的准备：准备聚丙烯腈胶体以及占其质量分数为1
‑
10％的衣康酸进行混炼，得到纺丝浆液；2)季铵碱添加：在上述纺丝浆液中加入质量分数为1
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10％的季铵碱，进行共混均匀；其中，季铵碱具有结构单元(I)：(I)结构单元(I)中，R1为C1
‑
C20直链或支链烷烃，R2为C2
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C5的脂肪族不饱和烃，R3为C1
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C16直链或支链烷烃，R4为芳香烃；3)共混纺丝：在室温左右溶胀静置，然后升温至60
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80℃溶解3小时形成均匀的溶液，溶液经过过滤、除沫后进行纺丝；4)脱水、冷却：将纺出的丝置于密闭容器中，升温至120℃进行脱水，2小时后保温1
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2小时，然后在低于1℃/6分钟的降温速率下缓慢降至35
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40℃，即得所需阻燃腈纶半成品；5)成型：取纺丝成纤的半成品，置于密闭容器，90
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100℃时保温2
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4小时发生交联接枝反应，再以不大于1℃/5分钟的条件缓慢降温至35
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪强，张长琦，
申请(专利权)人：军事科学院系统工程研究院军需工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：