一种着色间位芳纶纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种着色间位芳纶纤维的制备方法：

【技术实现步骤摘要】
一种着色间位芳纶纤维的制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料领域，尤其涉及一种着色间位芳纶纤维的制备方法
。

技术介绍

[0002]间位芳纶纤维是芳香族聚酰胺纤维的一种，其综合性能优良，是目前应用领域最广
、
产量最高的高性能纤维之一，在高性能纤维中占有重要的地位
。
间位芳纶纤维具有优异的耐热性
、
阻燃性
、
耐酸碱稳定性
、
电绝缘性和抗辐射等性能，对还原剂
、
漂白剂
、
有机溶剂等试剂的腐蚀性能稳定，适于制作消防服
、
防火帘
、
宇航服
、
客机装饰织物
、
高温及腐蚀性场所用品等
。
[0003]间位芳纶纤维优异的性能源于其特殊的结构，其大分子主链由酰胺键和芳香环交替连接组成，呈锯齿状排列，分子间存在大量氢键，而芳香环则极大增强了分子间的范德华力
。
因此，间位芳纶具有结构规整
、
结晶度高
、
玻璃化转变温度高
、
没有亲和基团的特征，小分子染料很难进入纤维大分子内部，采用现有的常规染色方法进行染色，纤维的上染率很低，对于高结晶度的湿法纺丝纤维，此问题尤为突出
。
间位芳纶纤维是白色的，具有金属光泽，但在防护
、
阻燃等应用领域中，纤维需要被染成色彩斑斓的产品，以更好满足人们对美观度和舒适度的需求/>。
因此，有色间位芳纶纤维应运而生
。
[0004]目前，有色间位芳纶纤维制备主要有两种方式，一种是先制备出成品或半成品芳纶纤维，再通过后染色的方法制得的间位芳纶纤维产品；另一种是通过纺前着色后再纺丝，以制得有色间位芳纶纤维
。
后染色由于间位芳纶本身的特性，需要对纤维进行物理或化学方式处理，工序较多，对能源和水资源有较大消耗，并对环境造成不同程度的污染
。
目前纺前着色技术多将颜料或者染料直接加入到纺丝原液中进行分散后纺丝，如公开号为
CN104593898A、CN100422401C、CN102400242B、CN102839444B、CN113882030A
都是采用这种方法进行染色的，由于芳纶树脂的高表观粘度，颜料颗粒的分散效果大打折扣，出现团聚而影响后续纤维的机械性能
。
还有采用在芳纶树脂合成阶段加入颜料，在体系粘度不大时提高颜料的分散效果，如公开号为
CN103726124A、CN113355764A
中就是公开了这种方法，但是其未对颜料作相应的表面处理，会在反应后期粘度增长之后也会出现团聚的现象，影响纤维的机械性能
。
如果颜料不能在芳纶树脂中均匀分散，发生颜料团聚会阻塞过滤器以及喷丝板，造成断丝
、
毛丝过多影响纤维束的机械性能，甚至导致纺丝不能长时间连续生产
。
因此，如何解决颜料的分散是芳纶原液着色工艺的关键
。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种着色间位芳纶纤维的制备方法
。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0007]一种着色间位芳纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)
在干燥
N2保护下，将间苯二胺和自分散颜料加入溶剂中进行分散，然后将温度
降至
‑
10℃
～
‑
15℃
后，分批加入占间苯二胺摩尔量
90
％～
95
％的间苯二甲酰氯进行预缩聚反应；其中，所述自分散颜料为端氨基芳香族超支化聚酰胺处理的颜料；
[0009](2)
继续加入占间苯二胺摩尔量5％～
10
％的间苯二甲酰氯，进行缩聚反应；
[0010](3)
向步骤
(2)
的反应产物中缓慢加入中和剂对聚合过程中产生的
HCl
进行中和，并调节粘度得到着色间位芳纶树脂溶液；
[0011](4)
将着色间位芳纶树脂溶液制成着色间位芳纶纤维
。
[0012]上述的制备方法，优选的，端氨基芳香族超支化聚酰胺处理颜料的具体方法为：将颜料加入质量含量为
15
％～
20
％的端氨基芳香族超支化聚酰胺的二甲基乙酰胺
(DMAc)
溶液或水溶液中，先球磨1～
3h
再超声处理
10
～
30min
，抽滤，干燥，得到自分散颜料
。
[0013]上述的制备方法，优选的，所述端氨基芳香族超支化聚酰胺是先通过间苯二胺
、
丙烯酸丁酯合成
N,N,N',N'
‑
四丙酸丁酯
‑1‑3‑
苯二胺，再将
N,N,N',N'
‑
四丙酸丁酯
‑1‑3‑
苯二胺与乙二胺进行反应获得的，其合成路线为：
[0014][0015]端氨基芳香族超支化聚酰胺末端含有大量具有高度支化结构的极性氨基基团，极性氨基基团为碱性锚固基团
。
由于大多数有机颜料以及石墨烯
、
炭黑表面呈弱酸性，碱性锚固基团对于这些颜料具有很强的吸附能力，另外碱性锚固基团容易离子化，对于无机颜料同样有很好的吸附效果，并且端氨基芳香族超支化聚酰胺对于不同种类的颜料均具有很好的适用性
。
[0016]端氨基芳香族超支化聚酰胺具有准球形三维结构，其分支之间有较大的空间结构，因此端氨基芳香族超支化聚酰胺聚合物的分子尺寸相较于其他低分子的硅烷偶联剂等要大很多，吸附于颜料的超支化聚酰胺之间存在静电斥力，可以分隔颜料颗粒于较大距离，避免相互碰撞后重新团聚
。
[0017]端氨基芳香族超支化聚酰胺与芳纶树脂具有极好的相容性，表面大量高度支化的氨基结合间苯二胺和间苯二甲酰氯通过原位溶液聚合，预聚体能够与吸附在颜料表面的端氨基芳香族超支化聚酰胺末端氨基基团发生反应，而后继续发生链增长的缩聚反应，使得颜料表面分布着大量芳纶高聚物分子，既从根本上提高了颜料与芳纶树脂的相容性，也提高了颜料在树脂的分散性
。
[0018]上述的制备方法，优选的，所述颜料包括有机颜料或无机颜料，其中，有机颜料为苝系颜料
、
偶氮类颜料
、
钛菁类颜料
、
蒽醌类颜料中的一种或多种，无机颜料为氧化铁红
、
锌
铁黄
、
镨黄
、
钴蓝
、
铬绿
、
钴绿
、
铜铬黑中的一种或多种
。
[0019]如若选用有机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种着色间位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
在干燥
N2保护下，将间苯二胺和自分散颜料加入溶剂中进行分散，然后将温度降至
‑
10℃
～
‑
15℃
后，分批加入占间苯二胺摩尔量
90
％～
95
％的间苯二甲酰氯进行预缩聚反应；其中，所述自分散颜料为端氨基芳香族超支化聚酰胺处理的颜料；
(2)
继续加入占间苯二胺摩尔量5％～
10
％的间苯二甲酰氯，进行缩聚反应；
(3)
向步骤
(2)
的反应产物中缓慢加入中和剂对聚合过程中产生的
HCl
进行中和，并调节粘度得到着色间位芳纶树脂溶液；
(4)
将着色间位芳纶树脂溶液制成着色间位芳纶纤维
。2.
如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，端氨基芳香族超支化聚酰胺处理颜料的具体方法为：将颜料加入质量含量为
15
％～
20
％的端氨基芳香族超支化聚酰胺的二甲基乙酰胺溶液或水溶液中，先球磨1～
3h
再超声处理
10
～
30min
，抽滤，干燥，得到自分散颜料
。3.
如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述颜料包括有机颜料或无机颜料，其中，有机颜料为苝系颜料
、
偶氮类颜料
、
钛菁类颜料
、
蒽醌类颜料中的一种或多种，无机颜料为氧化铁红
、
锌铁黄
、
镨黄
、
钴蓝
、
铬绿
、
钴绿
、
铜铬黑中的一种或多种
。4.
如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述颜料的粒径为
700
～
1400nm
，其添加量为理论间位芳纶聚合物质量的3％～5％
。5.
如权利要求1～4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中，预缩聚反应的温度在
30℃
以下，反应时间为
1.5
～
2h。6.
如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠良，袁锋，杨佑，宋志成，伍威，曹凯凯，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：