一种基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维、纱线、织物、制品及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维，包含所述纤维的纱线、 织物、制品及其制备方法、该纤维具有优异的耐碱性能和耐高温性能，能够广泛应用于耐热 防护领域中。
【背景技术】
[0002] 芳香族聚酰胺通常由于其优异的耐热性能而广泛被用作工业用纤维和特殊衣料 用纤维等。但现有技术中的芳香族聚酰胺纤维耐碱性能差，在碱性条件下使用时，强度保持 率低。
[0003] 现有技术中对于芳香族聚酰胺纤维耐碱性的改进通常在于对芳香族聚酰胺的分 子结构上改进，如加入取代基。CN1212259A提供了一种耐碱及耐氧化腐蚀能力强的磺化聚 芳酰胺。具体是在聚芳酰胺分子的部分或全部氮原子上接有烷基磺酸侧链，它是利用酰胺 键上的活性氢与Y -丙磺酸内酯或2-溴乙基磺酸钠反应，在聚酰胺分子上接枝磺酸基侧 链。分子中的磺酸钠基团的离子导电性和吸湿性可改善电池隔膜的导电及吸碱性。这种对 分子结构的改性方式通常需要严格控制化学反应条件才能够达到， 现有技术中对于芳香族聚酰胺纤维耐碱性的另一改进方式是，在制备无纺布时，加入 另一种耐碱性纤维，以提高无纺布整体的耐碱性。CN1656630A提供了一种碱性电池隔膜用 无纺布及其制造方法。具体是包含有二羧酸成分的60mol%以上为芳香族二羧酸成分的二 羧酸成分及二胺成分的60mol%以上为碳数6-12的脂肪酸烷撑二胺的二胺成分构成的半芳 香族聚酰胺纤维、乙烯-乙烯醇共聚体纤维的碱性电池膜用无纺布。但这种方式仍然无法 改进芳香族聚酰胺纤维的耐碱性，而只能对织物的耐碱性能有所改进。
[0004] 在现有技术中，聚芳砜具有良好的耐碱性和耐温性，但聚芳砜通常不能单独做纤 维。且与芳香族聚酰胺聚合物的共混物也仅仅只涉及成型制品（如CN102782018A中所公开 的)，而非纤维，并且该文献中也没有明确提及将芳香族聚酰胺与聚芳砜共混。
[0005] 本发明旨在提供一种更加方便，操作性更强的提高芳香族聚酰胺纤维耐碱性的方 法，并且同时保持纤维的耐温性和力学性能。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维，所述纤维中包 含40-98wt%的芳香族聚酰胺，2-60wt%的聚芳砜，所述芳香族聚酰胺和聚芳砜是混合的。
[0007] 优选的，所述芳香族聚酰胺为苯二甲酰对苯二胺、间苯二甲酰间苯二胺、聚砜酰 胺、聚对苯甲酰胺。
[0008] 优选的，其在10%的NaOH溶液中85°C下浸泡5小时的强度保持率是70%以上，优 选80%以上，更优选85%以上。
[0009] 优选的，其具有2. 5cN/dtex以上的强度，优选2. 5-3. 5cN/dtex，更优选2. 8-3. 2 cN/dtex〇
[0010] 优选的，其具有280°C以上的玻璃化温度，优选300°C以上的玻璃化温度，更优选 340°C以上，最优选350°C以上。
[0011] 优选的，其为长丝或短纤。
[0012] 本发明还涉及一种制备基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维的方法，包括下列 步骤： (i )将芳香族聚酰胺和聚芳砜聚合体溶解在有机溶剂中，搅拌混合，配制成5-30wt%的 纺丝溶液； (ii)将所述纺丝溶液纺制成纤维。
[0013] 优选的，步骤（i )中的所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮（NMP)、N，N-二甲基乙酰 胺（DMAc)、N，N-二甲基甲酰胺（DMF)、二甲亚砜、六甲基磷酰三胺（ΗΜΡΑ)、Ν，Ν，Ν'，Ν' -四 甲基脲（TMU)中的一种或一种以上的混合物。
[0014] 优选的，步骤（i)中芳香族聚酰胺和聚芳砜的加入的重量比为50-98 :2-50,优选 60-95 :5-40,更优选 70-90 :10-30,最优选 80-85 :15-20。
[0015] 优选的，步骤（i)中纺丝溶液中聚合物的质量百分比浓度为5-30wt%，更优选 10-22wt%，最优选 12-20wt%。
[0016] 优选的，步骤（ii)中制备纤维的步骤包括：纺丝及凝固成丝、拉伸、水洗、干燥、热 拉伸、卷曲、切断。
[0017] 优选的，所述凝固成丝步骤的凝固浴中包含极性有机溶剂、金属卤化物；优选的， 极性有机溶剂的含量为40_70wt%，金属卤化物的含量为〇-l〇 Wt%。
[0018] 优选的，所述拉伸步骤中拉伸浴包含极性有机溶剂、金属卤化物；优选的，极性有 机溶剂的含量为5_65wt%，金属卤化物的含量为〇-l〇 Wt%。
[0019] 优选的，所述凝固浴和拉伸浴中的有机溶剂可以独立地选自N-甲基吡咯烷酮 (NMP )、N，N-二甲基乙酰胺（DMAc)、N，N-二甲基甲酰胺（DMF)、二甲亚砜、六甲基磷酰三胺 (HMPA)、N，N，N'，N' -四甲基脲（TMU)中的一种或一种以上的混合物，且所述凝固浴和所述 拉伸浴中的极性有机溶剂可以相同也可以不同。
[0020] 优选的，所述凝固浴和拉伸浴中的金属卤化物可以独立地选自氯化钙、氯化镁、氯 化铝、溴化钙、溴化镁、溴化铝中的一种或一种以上的混合物，且所述凝固浴和所述拉伸浴 中的金属卤化物可以相同也可以不同。
[0021] 本发明还涉及一种包含所述纤维的纱线。
[0022] 在一些实施方式中，所述纱线中还含有由选自聚芳醚酮、芳族聚酰胺、高分子量聚 乙烯、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚芳酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯并悪唑、聚亚苯基 砜、聚联苯醚砜、聚亚苯基、聚酰亚胺砜中的一种或一种以上的混合制得的纤维。
[0023] 本发明还涉及一种包含所述纤维的织物。
[0024] 在一些实施方式中，织物是机织、针织或非织造结构。
[0025] 在一些实施方式中，所述织物还含有玻璃纤维、石棉纤维、聚苯并唑纤维、聚苯并 咪唑纤维、聚苯并恶唑纤维、聚芳醚纤维和芳纶纤维、碳纤维、PTFE纤维、硼纤维、金属纤维、 陶瓷纤维、硅酸钙纤维、碳化硅纤维、金属膨化物、聚丙烯腈纤维、芳香族聚酰胺纤维、酚类 树脂中的一种或其混合物。
[0026] 本发明还涉及一种包含所述纤维的防护服装。
[0027] 本发明还涉及一种包含所述纤维的过滤毡。
[0028] 本发明还涉及一种包含所述纤维的层压体。
[0029] 本发明还涉及一种包含所述纤维的复合材料。
【具体实施方式】
[0030] 通过参见本申请【具体实施方式】的内容可以更易于理解本发明，但是本发明并不限 于本文所述和/或所示的具体方法、条件或参数，并且本文中所用的术语仅是为了以举例 的方式描述【具体实施方式】，并不能限制本申请权利要求要求保护的技术方案。在下文中，将 描述根据本发明的一种基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维及其制备方法，以及包含本 发明纤维的纱线、织物及制品。
[0031] 制备芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纺丝溶液 通过向有机溶剂中加入芳香族聚酰胺、聚芳砜来制备芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混 纺丝溶液，所述纺丝溶液中聚合物的质量百分比浓度为5_30wt% ;其中芳香族聚酰胺与聚 芳砜的重量比为60-98 :2-40,即使最终所得的纤维中包含60-98wt%的芳香族聚酰胺， 2_40wt%的聚芳砜。所得到的基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维不仅能够保持芳香族 聚酰胺纤维的耐温性能和力学性能，还能够比芳香族聚酰胺纤维具有更好的耐碱性能。
[0032] 本发明中的术语"芳香族聚酰胺"是指一种有足够高分子量能形成纤维的合成聚 合物材料，并主要是以下循环结构单位为特征：
【主权项】
1. 一种包含芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维，其特征在于，其中含有包含60-98wt% 的芳香族聚酰胺，2_40wt%的聚芳砜。
2. 根据权利要求1所述的纤维，所述芳香族聚酰胺为苯二甲酰对苯二胺、间苯二甲酰 间苯二胺、聚砜酰胺、聚对苯甲酰胺。
3. 根据权利要求1或2所述的纤维，其在10%的NaOH溶液中85°C下浸泡5小时的强 度保持率是70%以上，优选80%以上，更优选85%以上。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的纤维，其具有2. 5cN/dteX以上的强度，优选 2. 5-3. 5cN/dtex，更优选 2. 8-3. 2 cN/dtex。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的纤维，其具有280°C以上的玻璃化温度，优选300°C 以上的玻璃化温度，更优选340°C以上，最优选350°C以上。
6. 根据权利要求1-5任一项所述的纤维，其为长丝或短纤。
7. -种制备权利要求1-6任一项所述纤维的方法，包括如下步骤： (i )将芳香族聚酰胺和聚芳砜聚合体溶解在有机溶剂中，搅拌混合，配制成5-30wt%的 纺丝溶液； (ii)将所述纺丝溶液纺制成纤维。
8. 根据权利要求7的方法，步骤（i)中的所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮（NMP)、 N，N-二甲基乙酰胺（DMAc)、N，N-二甲基甲酰胺（DMF)、二甲亚砜、六甲基磷酰三胺（HMPA)、 N，N，N'，N' -四甲基脲（TMU)中的一种或一种以上的混合物。
9. 根据权利要求7-8任一项所述的方法，步骤（i)中芳香族聚酰胺和聚芳砜的加入的 重量比为 50-98 :2-50,优选 60-95 :5-40,更优选 70-90 :10-30,最优选 80-85 :15-20。
10. 根据权利要求7-9任一项所述的方法，步骤（i )中纺丝溶液中聚合物的质量百分比 浓度为5-30wt%，更优选10-22wt%，最优选12-20wt%。
【专利摘要】本发明涉及一种耐高温和耐碱性的纤维，所述纤维中包含含砜基而不含酰胺基团的芳香族聚合物（A）与含砜基和酰胺基团的芳香族聚合物（B）。本发明所述的纤维具有良好的耐碱性能和耐高温性能，能够广泛应用于耐热防护领域中。本发明还涉及该纤维的制备方法，包含该纤维的纱线、织物和制品。
【IPC分类】D01F8-16, D04B1-14, D04B21-00, D02G3-02, D01F8-12, D03D15-00, D01D1-02
【公开号】CN104846473
【申请号】CN201410051598
【发明人】汪晓峰, 陈晟晖, 吴佳
【申请人】上海特安纶纤维有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2014年2月14日
【公告号】WO2015120810A1