一种高模量芳纶1414纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高模量芳纶1414纤维的制备方法，属于芳纶纤维技术领域，包括步骤：A、纺丝原液的制备：采用PPTA聚合物制得质量浓度为19.5%~21%的纺丝原液；B、纺丝：经凝固浴、水洗、碱洗中和、水洗后得到初生纤维；C、后处理：采用两段干燥，并在两段干燥中分别进行上油，在较低的干燥温度下，经卷曲或切断后得到高模量芳纶1414纤维，得到的芳纶1414纤维的模量稳定在850g/d及以上，解决了现有技术中，高模量芳纶1414纤维生产过程中易出现断丝、生产稳定性差的问题。性差的问题。

A preparation method of high modulus aramid 1414 fiber

【技术实现步骤摘要】
一种高模量芳纶1414纤维的制备方法


[0001]本专利技术属于芳纶纤维
，尤其涉及一种高模量芳纶1414纤维的制备方法。

技术介绍

[0002]芳纶1414纤维，化学名称为聚对苯二甲酰对苯二胺，简称PPTA，是一种有价值并且现在仍然在大量生产和使用的高性能纤维。芳纶1414纤维是利用PPTA/H2SO4溶液的液晶行为，以干喷湿纺法获得初生纤维，初生纤维经过水洗、中和、干燥、拉伸、上油得到成品芳纶1414纤维。由于其具有高强度、高模量、耐高温、耐疲劳、耐腐蚀等优异性能，广泛应用于国防工业、航空航天、橡胶等领域。
[0003]随着中国领先全球的5G发展，国内工业材料市场对高模型芳纶1414纤维产品需求逐年上升。据统计国内对位芳纶产量仅有1500吨左右，而国内芳纶1414消耗量在1万吨左右，其中光缆领域消耗量在4000
‑
5000吨，市场容量约为45%，高模型产品属于芳纶1414纤维中的高端产品。实际应用中，一般将模量大于等于800g/d的芳纶1414纤维，称为高模型芳纶1414纤维，国内目前尚无规模化高模量芳纶1414纤维产品供应，主要依赖进口，从而制约了我国在相关领域的应用和开发。
[0004]近年来，部分企业、研究单位已开始对高模量芳纶1414纤维进行研究，但生产中仍会遇到各种各样的问题，如国家知识产权局于2020年8月7日公开的公开号为“CN111501126A”，名称为“一种高模量对位芳纶纤维的制备方法”，公开了该PPTA纤维模量为850~1000g/d，特性粘度为7.0~8.0dL/g。采用两级干燥，一级干燥温度100~200℃，张力控制在0~1cN/dtex范围内，干燥时间为2~6s，含水率控制在7~10%，二级干燥温度为350~450℃，热定型时间为0.5~1s，热定型过程中纤维张力控制在1~4cN/dtex范围内，即可获得对位芳纶高模产品。其特点在于采用分级干燥技术提高了纤维水分烘干效率，缩短了干燥时间，降低烘干过程中纤维产生的结构缺陷，但是其二级干燥温度高达350℃以上，实际生产过程中易出现断丝、生产稳定性差。

技术实现思路

[0005]为了解决前述技术中存在的问题，本专利技术提出了一种高模量芳纶1414纤维的制备方法，采用低温低拉伸工艺，实现了高效率、连续化高模量芳纶1414纤维的制备，且制得芳纶纤维的模量≥850g/d，断裂伸长率为2.2%
‑
2.8%，断裂强度≥21g/d。
[0006]本专利技术采用了以下技术方案：一种高模量芳纶1414纤维的制备方法，包括以下步骤：A、纺丝原液的制备：取初始粘度6.5
‑
7.5dl/g的PPTA聚合物，向PPTA聚合物中加入浓硫酸，加热至75
‑
85℃，溶解，得到质量浓度为19.5%~21%的纺丝原液；B、纺丝：将步骤A的纺丝原液以干喷湿纺的方法经由喷丝装置喷出，经空气层进入凝固浴
得到纤维丝束，依次经水洗、碱洗中和、水洗后得到初生纤维；C、后处理：将步骤B初生纤维经过一段干燥后，一段干燥温度为70
‑
120℃，进行第一次油剂上油；然后再继续进行二段干燥，二段干燥温度为150
‑
220℃，同时进行拉伸处理，然后进行第二次油剂上油，然后经卷曲或切断后得到高模量芳纶1414纤维。
[0007]进一步地，所述步骤C中，进行第一次上油的油剂为石蜡油、聚乙二醇月桂酸酯、聚乙二醇硬脂酸酯、脂肪酸异辛酯、硅油中的一种或任意组合。
[0008]进一步地，所述步骤C中，进行第二次上油的油剂为纤维整理剂。
[0009]进一步地，所述纤维整理剂包括：脂肪酸酯或甘油三酯
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10
‑
30份抗静电剂
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1.5
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10份乳化剂
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2.5
‑
7.5份去离子水
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52.5
‑
86份。
[0010]进一步地，所述步骤C中，拉伸处理中的牵伸比为1.003
‑
1.005。
[0011]进一步地，步骤A中，PPTA聚合物的制备方法为：称取对苯二胺后，将对苯二胺溶于强极性溶剂中，在搅拌条件下加入与对苯二胺等物质的量的对苯二甲酰氯，控制温度
‑
4~
‑
3℃的条件下发生聚合反应2
‑
3h，得到初始聚合物后，经分离、洗涤及干燥，得到粘度6.5
‑
7.5dl/g的PPTA聚合物。
[0012]进一步地，所述强极性溶剂为HMPA/NMP体系或DMAC/HMPA体系。
[0013]进一步地，在搅拌条件下加入对苯二甲酰氯的同时加入助溶剂，所述助溶剂为碱金属或碱土金属的氯化物。
[0014]进一步地，在PPTA聚合物的聚合反应过程中，用液氮作为保护气体；添加有机碱类酸作吸收剂，进行洗涤中和。
[0015]进一步地，所述有机碱类酸吸收剂包括吡啶。
[0016]进一步地，步骤B中，所述凝固浴的温度为3
‑
8℃。
[0017]进一步地，步骤A中，浓硫酸的浓度为98%
‑
103%。
[0018]本技术方案的有益效果如下：一、本专利技术中，采用本技术方案，在后处理工段中进行分段加热、上油处理，先通过一段干燥去除初生纤维含有的大部分水分，有利于一次上油时油剂进入纤维内部，有利于后续热拉伸过程中分子链的取向运动，可以保证制得高模量芳纶纤维的模量高于800 g/d的同时，不再用高温进行处理。这样的工艺可以不用采用强拉伸（牵伸比大于1.006）进行处理，使生产中不易出现断丝、生产稳定性差的问题，保证高模量芳纶纤维能连续化生产。
[0019]二、本专利技术中，第一次上油的油剂选用石蜡油、聚乙二醇月桂酸酯、聚乙二醇硬脂酸酯、脂肪酸异辛酯、硅油中的一种或任意组合的纤维软化剂油剂，第二次上油的油剂选用纤维整理剂，通过引入一次油剂，能很好地对芳纶纤维起到软化作用，有效地增加了芳纶纤维在二段热处理中的可拉伸程度，有效地降低了制备高模量芳纶纤维所需的温度及牵伸比，有效地改善了纤维的毛丝情况。
[0020]三、本专利技术中，采用本方案中的PPTA聚合物的制备方法，有效地增加聚合物粘度和产量。
[0021]四、本专利技术中，步骤B中，所述凝固浴的温度为3
‑
8℃，降低凝固浴温度有助于芳纶1414纤维在凝固过程中内外层的一致性，减少纤维内部缺陷，有效提高初生纤维的基础性能。
[0022]五、本专利技术中，采用本技术方案制得的高模量芳纶1414纤维产品，模量为≥850g/d，断裂伸长率≤2.8%，断裂强度≥21 g/d，具有高强度、高模量、耐高温、耐疲劳、耐腐蚀等优异性能，可广泛应用于国防工业、航空航天、橡胶等领域。
具体实施方式
[0023]以上所述的具体实施例，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高模量芳纶1414纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、纺丝原液的制备：取初始粘度6.5
‑
7.5dl/g的PPTA聚合物，向PPTA聚合物中加入浓硫酸，加热至75
‑
85℃，溶解，得到质量浓度为19.5%~21%的纺丝原液；B、纺丝：将步骤A的纺丝原液以干喷湿纺的方法经由喷丝装置喷出，经空气层进入凝固浴得到纤维丝束，依次经水洗、碱洗中和、水洗后得到初生纤维；C、后处理：将步骤B初生纤维经过一段干燥，一段干燥温度为70
‑
120℃，进行第一次油剂上油；然后再继续进行二段干燥，二段干燥温度为150
‑
220℃，同时进行拉伸处理，然后进行第二次油剂上油，然后经卷曲或切断后得到高模量芳纶1414纤维。2.根据权利要求1所述的一种高模量芳纶1414纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤C中，进行第一次上油的油剂为石蜡油、聚乙二醇月桂酸酯、聚乙二醇硬脂酸酯、脂肪酸异辛酯、硅油中的一种或任意组合。3.根据权利要求2所述的一种高模量芳纶1414纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤C中，进行第二次上油的油剂为纤维整理剂。4.根据权利要求3所述的一种高模量芳纶1414纤维的制备方法，其特征在于：所述纤维整理剂包括：脂肪酸酯或甘油三酯
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10
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30份；抗静电剂
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1.5
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10份；乳化剂
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2.5
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7.5份；...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙潜，郑小芳，毛亚丽，李林，梁冰，汪健，
申请(专利权)人：蓝星成都新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：