本发明专利技术属于纤维技术领域，具体公开了一种生物基芳香聚酰胺纤维的制备方法，同时还公开了制得的纤维产品及其应用。本发明专利技术提供的生物基芳香聚酰胺纤维的制备方法，采用溶液聚合将含呋喃环结构的二元酸与芳香二元胺进行直接缩聚，形成聚合原液，再直接湿法纺丝，形成具有良好柔顺性、吸水率高且易染色的纤维样品。本发明专利技术制备的纤维不仅具有芳纶纤维的物理强度，同时具有良好的染色性能与吸湿性能，提高了芳纶纤维的应用范围。纶纤维的应用范围。纶纤维的应用范围。
【技术实现步骤摘要】
一种生物基芳香聚酰胺纤维的制备方法
[0001]本专利技术属于纤维
，具体涉及一种生物基芳香聚酰胺纤维的制备方法，同时还涉及制得的纤维产品及其应用。
技术介绍
[0002]芳纶纤维即芳香族聚酰胺纤维，由于其具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等诸多优良性能，因此已广泛应用于生活生产的各个领域。
[0003]随着社会与经济的快速发展，对绿色能源与环境友好型资源的需求正迅速增加，生产环境友好的生物基化学品和绿色能源是人类发展的必由之路，但也是目前科研的难题所在。并且，目前我国芳纶纤维的供求关系上，产能明显不足，且由于长期技术封锁等原因，使得我国芳纶生产和应用较晚，芳纶产业需要更快更好地发展。
[0004]因此，开发新的生物基的芳香聚酰胺纤维即芳纶纤维，既符合生态友好发展的要求，对我国芳纶产业的发展也具有重要的意义。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种生物基芳香聚酰胺纤维的制备方法，同时还提供了制得的纤维产品的应用。本专利技术方法制备的纤维不仅具有芳纶纤维的物理强度，同时具有良好的染色性能与吸湿性能，提高了芳纶纤维的应用范围。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种生物基芳香聚酰胺纤维的制备方法，采用通式(I)所示的生物基呋喃二元酸，以及通式(Ⅱ)所示的芳香二元胺为原料，经溶液聚合，制备得到生物基芳香聚酰胺聚合原液；所述聚合原液纺丝制得生物基芳香聚酰胺纤维产品；
[0008]HOOC
‑
X
‑
COOH
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(I)；
[0009]H2N
‑
Y
‑
NH2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(Ⅱ)；
[0010]其中，X为呋喃环及其衍生物结构；
[0011]Y为呋喃环及其衍生物结构或者苯环及其衍生物结构。
[0012]作为本专利技术一种实施方案，所述通式(I)中，X为呋喃基或者二亚甲基呋喃基。优选地，所述X为呋喃基。
[0013]作为本专利技术一种实施方案，所述通式(Ⅱ)中，Y选自苯基、二亚甲基苯基、呋喃基和二亚甲基呋喃基。优选地，所述Y选自苯基、二亚甲基呋喃基。
[0014]作为本专利技术一种优选的实施方案，所述生物基呋喃二元酸为2,5
‑
呋喃二甲酸和/或3,4
‑
呋喃二甲酸。呋喃二甲酸的制备原料采用非粮作物，如菊芋、菊苣、牛蒡、木薯等。
[0015]作为本专利技术一种优选的实施方案，所述芳香二元胺选自对苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、2,5
‑
呋喃二甲胺、对苯二甲胺、邻苯二甲胺中的任一种或几种。进一步优选地，所述芳香二元胺选自对苯二胺、间苯二胺、2,5
‑
呋喃二甲胺中的任一种或几种。
[0016]作为本专利技术一种实施方案，本专利技术提供的生物基芳香聚酰胺纤维的制备方法，其中所述聚合原液制备包括以下步骤：
[0017](1)在惰性气体保护下，极性溶剂、通式(I)所示的生物基呋喃二元酸和助溶剂混合，得到第一溶液；
[0018](2)所述第一溶液与通式(Ⅱ)所示的芳香二元胺、有机碱、催化剂混合，得到第二溶液；
[0019](3)所述第二溶液在130℃～150℃下溶液聚合，得到聚合原液。
[0020]作为本专利技术一种优选的实施方案，步骤(1)中，所述极性溶剂为N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMAC)、N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮(NMP)中的任一种或两种的混合。进一步优选地，所述极性溶剂为N,N
‑
二甲基乙酰胺或N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮。
[0021]作为本专利技术一种优选的实施方案，所述助溶剂为氯化钙和/或氯化锂。进一步优选地，所述助溶剂为氯化钙和氯化锂的混合物。氯化钙和氯化锂优选以质量比(3～5)：1混合，更优选以质量比4：1混合。
[0022]优选地，所述第一溶液中通式(I)所示的生物基呋喃二元酸的浓度为0.7～1.3mol/L。
[0023]优选地，所述助溶剂的添加量为每升极性溶剂添加助溶剂40～85g，进一步优选为每升极性溶剂添加助溶剂40～70g，更优选为每升极性溶剂添加助溶剂50g。
[0024]作为本专利技术一种优选的实施方案，步骤(2)中，所述有机碱选自三乙胺、吡啶、甲醇钠中一种或多种；进一步优选所述有机碱为三乙胺或吡啶。
[0025]作为本专利技术一种优选的实施方案，所述催化剂为亚磷酸三苯酯和/或钛酸四丁酯；进一步优选所述催化剂为亚磷酸三苯酯或钛酸四丁酯。
[0026]优选地，通式(I)所示的生物基呋喃二元酸和通式(Ⅱ)所示的芳香二元胺的摩尔比为(1～1.2):(1～1.2)；进一步优选地，通式(I)所示的生物基呋喃二元酸和通式(Ⅱ)所示的芳香二元胺的摩尔比为1:(1～1.1)。
[0027]优选地，所述有机碱与通式(I)所示的生物基呋喃二元酸的摩尔比为(0.5～1.5)：1；进一步优选地，所述有机碱与通式(I)所示的生物基呋喃二元酸的摩尔比为(0.65～1.35)：1。
[0028]优选地，所述催化剂的用量为所述极性溶剂体积的1～10％，进一步优选为所述极性溶剂体积的3～7％，更优选为所述极性溶剂体积的5％。
[0029]作为本专利技术一种实施方案，本专利技术提供的生物基芳香聚酰胺纤维的制备方法，其中所述聚合原液纺丝包括：将所述聚合原液通过喷丝板挤出、凝固成形，再经热水拉伸、热定型拉伸，得到生物基芳香聚酰胺纤维产品。
[0030]作为本专利技术一种优选的实施方案，所述喷丝板的孔径为50～90μm。
[0031]作为本专利技术一种优选的实施方案，所述凝固成形采用的凝固浴有效成分包括CaCl2以及N,N
‑
二甲基乙酰胺和N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮中的其中一种。进一步优选地，所述凝固浴有效成分包括CaCl2和N,N
‑
二甲基乙酰胺。再进一步优选地，所述凝固浴为含有CaCl2和DMAC的水溶液，其中CaCl2的质量百分比浓度为3～5％，水和DMAC的体积比为(60～80)：(20～40)。作为一种具体的优选方案，所述凝固浴为含有CaCl2和DMAC的水溶液，其中CaCl2的质量百分比浓度为4％，水和DMAC的体积比为70：30。优选地，凝固浴的温度为50～65℃。
[0032]作为本专利技术一种优选的实施方案，所述热水拉伸的拉伸倍数为2～4倍，优选为2.5～3倍。
[0033]优选地，热水拉伸水温为50～65℃。
[0034]作为本专利技术一种优选的实施方案，所述热定型拉伸的拉伸倍数是1～1.5倍。
[0035]优选地，热定型拉伸的温度为170～190℃，进一步优选为180℃。
[003本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种生物基芳香聚酰胺纤维的制备方法，其特征在于，采用通式(I)所示的生物基呋喃二元酸，以及通式(Ⅱ)所示的芳香二元胺为原料，经溶液聚合，制备得到生物基芳香聚酰胺聚合原液；所述聚合原液纺丝制得生物基芳香聚酰胺纤维产品；HOOC
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X
‑
COOH(I)；H2N
‑
Y
‑
NH2(Ⅱ)；其中，X为呋喃环及其衍生物结构；Y为呋喃环及其衍生物结构或者苯环及其衍生物结构。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述X为呋喃基或者二亚甲基呋喃基；和/或，所述Y选自苯基、二亚甲基苯基、呋喃基和二亚甲基呋喃基；优选地，所述X为呋喃基；和/或，所述Y选自苯基、二亚甲基呋喃基。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物基呋喃二元酸为2,5
‑
呋喃二甲酸和/或3,4
‑
呋喃二甲酸；和/或，所述芳香二元胺选自对苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、2,5
‑
呋喃二甲胺、对苯二甲胺、邻苯二甲胺中的任一种或几种；优选地，所述芳香二元胺选自对苯二胺、间苯二胺、2,5
‑
呋喃二甲胺中的任一种或几种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述聚合原液制备包括以下步骤：(1)在惰性气体保护下，极性溶剂、通式(I)所示的生物基呋喃二元酸和助溶剂混合，得到第一溶液；(2)所述第一溶液与通式(Ⅱ)所示的芳香二元胺、有机碱、催化剂混合，得到第二溶液；(3)所述第二溶液在130℃～150℃下溶液聚合，得到聚合原液。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述极性溶剂为N,N
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二甲基乙酰胺、N
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甲基
‑2‑
吡咯烷酮中的任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：产文涛，王磊，侯亮，柴建一，
申请(专利权)人：中科国生杭州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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