一种超细芳纶纤维及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种超细芳纶纤维制备方法，包括以下步骤：在中性芳纶聚合物溶液中加入改性剂，充分混合分散后过滤除泡后得到纺丝原液；所述改性剂为低熔点水溶性聚合物；将纺丝原液输送至喷丝板，先后经过喷丝、凝固牵伸、水洗、干燥、热牵伸、热定型和收卷，制备得到超细芳纶纤维。本发明专利技术还公开上述制备方法制备得到的超细芳纶纤维及应用。本发明专利技术的超细芳纶纤维直径小，强度高，线密度小于1.0dtex，且超细芳纶纤维表面粗糙，比表面积大，在材料中有更好的结合能力，在造纸、过滤、纺织、橡胶、柔性电路板等领域具有广泛应用。板等领域具有广泛应用。板等领域具有广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
一种超细芳纶纤维及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及芳纶纤维
，特别涉及一种超细芳纶纤维及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]聚间苯二甲酰间苯二胺(间位芳纶)是由间苯二胺和间苯二甲酰氯缩聚而成，间位芳纶大分子中的酰胺基团以间位苯基相互连接，其共价键没有共扼效应，内旋转位能相对对位芳香族聚酰胺纤维低一些，大分子链呈现柔性结构，其强度及模量和通常的聚酯、尼龙相当。间位芳纶纤维是一种高科技特种纤维，它具有优良的力学性能，稳定的化学性质和优异的耐热性能。
[0003]超细芳纶纤维是近几年来发展迅速的差别化纤维之一，被称为新生代合成纤维，是化纤众多品种中的佼佼者，是一种高品质、高技术的纤维。它保持了芳纶优异的力学、耐酸碱、耐高温、阻燃性能，同时由于直径更小，具有更大的比表面积和附着力，具有手感柔软、强度高、柔和、吸湿性比普通芳纶高等特性，其纤维及织物具有柔软手感，轻薄柔软，透气性，悬垂性能良好和自熄灭等诸多优点，使超细芳纶纤维在纺织服装、造纸、过滤等领域中的应用不断扩大。而国内生产超细芳纶纤维技术缺乏，致使现有的芳纶生产厂无法满足国内超细芳纶纤维的市场需要。
[0004]纵观现有技术，目前国内尚无高效生产超细芳纶间位纤维的技术。例如中国专利202111349941.2公开了一种芳纶纤维及其制备方法和应用，通过将纤维经过数次拉伸、水洗、最终得到芳纶纤维的线密度为2.7dtex，单纤维强力为3.7cN/dtex。中国专利202010191376.0公开了一种间位芳香族聚酰胺纺丝原液的改性方法，通过添加微量聚乙二醇(0.1
‑
1％)作为纺丝原液改性剂加入间位芳纶溶液中进行改性。中国专利202111491249.3公开了一种间位芳纶纤维的纺丝方法，得到纤维无皮芯结构或很弱的皮芯结构，纤维纤度达到1.5dtex，单纤维强力最高达到5.10～5.23cN/dtex。可知，目前国内芳纶纤维的制造技术多关注单纤维强力值，并没有针对解决超细纤维(＜1dtex)的技术。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种超细芳纶纤维的制备方法，实现高效生产超细芳纶纤维，制备得到的超细芳纶纤维线密度小于1.0dtex、结构均匀致密、缺陷较少、比表面积大。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供上述超细芳纶纤维的制备方法制备得到的超细芳纶纤维。
[0007]本专利技术的再一目的在于提供上述超细芳纶纤维的应用。
[0008]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0009]一种超细芳纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
[0010]在中性芳纶聚合物溶液中加入改性剂，充分混合分散后过滤除泡得到纺丝原液；
[0011]所述改性剂为低熔点水溶性聚合物；
[0012]将纺丝原液输送至喷丝板，先后经过喷丝、凝固牵伸、水洗、干燥、热牵伸、热定型和收卷，制备得到超细芳纶纤维。
[0013]优选的，所述低熔点水溶性聚合物为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、N
‑
乙烯基吡咯烷酮、聚氧乙烯月桂醚中的至少一种。
[0014]优选的，所述聚乙二醇的分子量为400～1500，但并不局限于此，如分子量可为4000甚至更大，均可实现本专利技术。
[0015]优选的，所述改性剂与芳纶聚合物绝干质量比为(5～40):(60～95)，混合温度为60～150℃。
[0016]优选的，所述喷丝板的孔径为0.03～0.10mm。
[0017]优选的，所述凝固牵伸，包括一级凝固浴牵伸和二级凝固浴牵伸，具体为：
[0018]一级凝固浴牵伸倍率1.1～1.8倍，温度为20～80℃；二级凝固浴牵伸倍率1.1～2.5倍，温度为20～80℃。
[0019]优选的，所述热牵伸，具体为：牵伸倍率1.1～2.0倍，温度为70～150℃。
[0020]所述水洗，具体为：
[0021]水洗过程为两段水洗：一段水洗水温50～100℃；二段水洗水温20～50℃；
[0022]所述干燥，具体为：
[0023]干燥温度为80～120℃；
[0024]所述热定型，具体为：
[0025]热定型温度为280～320℃。
[0026]优选的，所述中性芳纶聚合物溶液的制备方法，包括以下步骤:
[0027]在0～20℃的温度、氮气保护氛围条件下将助溶剂和间苯二胺溶解在N,N
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二甲基乙酰胺中，然后分数次加入间苯二甲酰氯，得到反应液；随着反应进行，反应液温度逐渐升高，经50～80℃保温0.5～10h处理后加入碱性药剂进行中和，制备得到中性芳纶聚合物溶液；
[0028]所述间苯二胺和间苯二甲酰氯的摩尔比为100：(90～120)；
[0029]所述助溶剂为溴化锂、氯化锂、氯化钙、溴化钙中的一种以上；
[0030]所述碱性药剂为氧化钙、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钠、有机胺中的一种以上。
[0031]所述超细芳纶纤维的制备方法制备得到的超细芳纶纤维，线密度＜1.0dtex。
[0032]所述的超细芳纶纤维在造纸、过滤、纺织、橡胶、柔性电路板中的应用。
[0033]本专利技术的原理为：
[0034]芳纶纤维的超分子微细结构以高取向度为特征，具有排列规整的长链，而常规的柔性链或中刚度聚合物纤维通常为折叠链超分子结构。本专利技术通过加入改性剂显著改善芳纶聚合物的流变特性，利于干湿法纺丝。当改性后的纺丝原液经喷丝板进入凝固浴后，芳纶原丝中的溶剂在凝固浴中发生双扩散的同时，改性剂在热水中可溶解，随着芳纶原丝逐步经过多级凝固浴和水洗浴，改性剂逐渐从芳纶原丝中溶出，结合多级多倍牵伸工艺，最终使芳纶大分子高度取向排列。上述特征使纤维中承受拉伸负荷的分子链比例较高，并且这些分子链彼此的长度差异较小，因而具有优异的机械性能。在凝固拉伸协同作用下，随着芳纶纤维经过逐步固化，使分子间作用力增大，分子自由体积相对变小，显著影响分子链的取向
和跃迁扩散运动，形成高度有序且规整的链结构，且大分子沿纤维轴取向排列，大大提高了芳纶纤维的强度。另外，通过控制不同凝固浴组成及过程温度，可以调节改性剂溶出速率，最终制备出表面粗糙可调控的超细高强度芳纶纤维。
[0035]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
[0036](1)本专利技术的超细芳纶纤维的制备方法，通过加入改性剂，改变纺丝参数来制备超细芳纶纤维，能够高效制备出线密度小、结构均匀致密、缺陷较少、比表面积大的超细纤维。
[0037](2)本专利技术的超细芳纶纤维，线密度小直径细，纤维的结构均一性好，致密性高；纤维的细化增加纤维比表面积，增加纤维与纤维的结合效果；芳纶纤维的细化减少单位面积内纤维原丝的缺陷含量，提高强度。
[0038](3)本专利技术的超细芳纶纤维，线密度小于1.0dtex，且表面粗糙，比表面积大，在材料中有更好的结合能力，在造纸、过滤、纺织、橡胶、柔性电路板等领域具有广泛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超细芳纶纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在中性芳纶聚合物溶液中加入改性剂，充分混合分散后过滤除泡得到纺丝原液；所述改性剂为低熔点水溶性聚合物；将纺丝原液输送至喷丝板，先后经过喷丝、凝固牵伸、水洗、干燥、热牵伸、热定型和收卷，制备得到超细芳纶纤维。2.根据权利要求1所述的超细芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述低熔点水溶性聚合物为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、N
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乙烯基吡咯烷酮、聚氧乙烯月桂醚中的至少一种。3.根据权利要求1所述的超细芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述改性剂与芳纶聚合物绝干质量比为(5～40):(60～95)，混合温度为60～150℃。4.根据权利要求1所述的超细芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述喷丝板的孔径为0.03～0.10mm。5.根据权利要求1所述的超细芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述凝固牵伸，包括一级凝固浴牵伸和二级凝固浴牵伸，具体为：一级凝固浴牵伸倍率1.1～1.8倍，温度为20～80℃；二级凝固浴牵伸倍率1.1～2.5倍，温度为20～80℃。6.根据权利要求1所述的超细芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述热牵伸，具体为：牵伸倍率1.1～2.0倍，温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈克复，李金鹏，
申请(专利权)人：陈克复，
类型：发明
国别省市：