专利名称：聚二唑复合纤维的制作方法
聚嚅二唑复合纤维
背景技术：
本发明涉及聚嚅二唑复合纤维的制备方法和从它制备的制品。
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复合纤维。 发的概述
本发明涉及包括聚嚅二唑聚合物和柔性链非聚喁二唑聚合物的复 合纤维。 发明详述
本发明涉及聚^恶二唑和柔性链聚合物的复合纤维和该纤维的制备 方法。
对于本文的目的，术语"纤维"在这里可与"长丝"互换使用，并 且指横过与纤维长度方向垂直的纤维横截面积具有高的长度与宽度比 率的相对挠性、宏观上均匀的物体。该纤维横截面能够是任何形状，但 是常常多少呈现圆形。纺丝到包装材料内的筒管上的纤维称为连续纤 维。被切成短长度的纤维称作短纤维。被切成甚至更小的长度的纤维称
作短绒。复丝(multifilament yarn)能够结合形成帘线。纱能够缠结和/ 或加才念。
在这里使用的术语纺丝指聚合物溶液通过喷丝头的挤出。可用于本 发明的聚《二唑包括具有合适性能使得它能够从溶剂中被溶液纺丝成 纤维的任何聚嗝二唑聚合物，第二种聚合物在该溶剂中能够类似地纺丝 成纤维，该纤维能够用于生产本发明的复合纤维。优选，该聚嚅二唑聚 合物是1,3,4-聚嚅二唑聚合物或共聚物。更优选，包括共聚物的聚嚅二 唑聚合物包括但不限于包含以下重复单元的聚喁二唑
5<formula>formula see original document page 6</formula>
聚嚅二唑聚合物的制备方法是现有技术中公知的。聚喁二唑(POD) 聚合物的制备方法的例子能够在Journal of Polymer Science: Part A, 3, 45-54 (1965), Journal of Polymer Science: Part A-l, 6, 3357-3370, (1968), Advanced Materials, 9(8), 601-613; (1997)和US专利申请11/415026中 找到。优选的是拥有高特性粘度的聚嗜二唑聚合物，如通过在美国专利 申请11/415026中^^开的方法生产的那些。
第二种聚合物能够是选自已知的包括共聚物的柔性链聚合物中的 任何聚合物，但优选的聚合物是在无机酸中形成各向同性溶液的那些聚 合物，该无机酸包括氯磺酸和氟磺酸，特别是石危酸。用于各向同性溶液 中的高度优选的聚合物是聚乙烯吡咯烷酮(PVP )。合适聚合物的例子包 括脂肪族聚酰胺(例如，6-尼龙，6，6-尼龙，和6,12-尼龙)，聚苯胺，聚 醚酮酮(PEKK),芳族聚酰胺(MPD-I, MPD-I/T),和PVP的共聚物， 如PVP/VA(乙酸乙烯酯)。聚嚅二唑聚合物和柔性链聚合物能够按任何比率相结合，该比率允 许所得溶液被纺丝成纤维。典型地，任何比率的聚^恶二唑聚合物与柔性 链聚合物能够被纺丝成纤维。现有技术的普通技术人员典型地使用混合 物的规则来确定将生产出具有所需性能的纤维的聚合物的比率。典型
地，各聚合物将以至少2wt。/。的量存在，以便在所制备的复合纤维的性 能上产生可测量的变化。
本发明的复合纤维能够通过包括以下步骤的方法来纺丝连续地混 合聚嗜二唑聚合物的各向同性聚合物溶液和第二种聚合物的各向同性
溶液以形成混合的聚合物溶液；让混合的聚合物溶液通过至少一个静态 混合器形成纺丝原液；并将纺丝原液经由喷丝头挤出形成复合纤维。另 外，该方法能够进一步包括让复合纤维通过气隙；让该复合原液纤维与 骤冷溶液接触形成凝固的复合纤维；让凝聚的复合纤维与洗液接触；让 洗涤过的复合纤维与中和溶液接触形成中和和洗涤过的复合纤维；干燥 该中和和洗涤过的复合纤维；以及巻取该干燥过的复合纤维。该干燥的 复合纤维能够巻取到在巻取设备上的筒管之上。适合于制造在本发明范
围内的复合纤维的挤出方法已公开于美国专利4,340,559, 4,298,565和 4,965,033中。
与单独的聚嚅二唑聚合物纤维相比，该聚嚅二唑复合纤维显示出改 进的可染性。该复合纤维能够使用碱性或酸性染料进行纺液染色 (solution dyeing )。碱性染料(或阳离子染料)用于检查复合纤维的可染 性。阳离子染料如Basacryl Red GL(Basic Red 29 by Color Index)经常用 于这一目的，归因于它产生的颜色的深度。染料通常可溶于大部分的有 机溶剂和溶于含水介质中，但是可染性是在含水介质中测试的。轻微的 酸性(4-6的pH)是用碱性染料实现均匀染色所需要的。 不希望受任何理论的束缚，可以相信，复合纤维的改进的可染性应该归 因于由柔性链聚合物的链活动率产生的扩散通道。
与单独的聚嚅二唑聚合物纤维相比，聚嚅二唑复合纤维的紫外线稳 定性典型地得到改进。当暴露于氛气灯20小时时，单独的聚嚅二唑纤 维典型地没有显示出可测量的韧性。当暴露于使用氛气灯的紫外线辐射 达20小时时，具有至少2wt。/。的第二种聚合物的聚口恶二唑复合纤维能够 保留可测量的韧性。优选，聚P恶二唑复合纤维含有足够量的第二种聚合 物以便在暴露于氙气灯20小时之后保留它们韧性的20%以上。更优选，聚^恶二唑复合纤维含有足够量的第二种聚合物以便在暴露于氙气灯20
小时之后保留它们韧性的35%以上。最优选，聚嚅二唑复合纤维含有足 够量的第二种聚合物以便在暴露于氙气灯20小时之后保留它们韧性的 50%以上。
各聚合物溶液和/或掺混的流股能够含有通常引入的添加剂，如抗氧 化剂，润滑剂，紫外线遮蔽剂，着色剂等等。全部百分数是按重量计， 除非另有说明。
实施例1
通过混合86.885克(0.668摩尔)固体硫酸肼，88.74克(0.534摩尔) 的固体对苯二甲酸，和22.18克(0.133摩尔)的固体间苯二酸并在混合器 中一起掺混30分钟来制备聚嚅二唑共聚物。向固体的这一掺混的混合 物中首次添加30%发烟硫酸，处在25摄氏温度的534克发烟硫酸(2.001 摩尔的S03)。
混合物在25摄氏温度下机械搅拌15分钟以溶解固体物并形成溶 液。该溶液然后在机械搅拌下被加热到120摄氏温度，直至在混合器上 观察到恒定扭矩(恒定的粘度)为止(60分钟)。
向该溶液中第二次添加30。/。发烟好u酸，处在13(H聂氏温度下的611 克发烟硫酸(2.290摩尔的S03)。温度在130摄氏温度下维持2小时，直 到溶液的粘度达到平台(恒定)为止。溶液然后被冷却到室温。
从冷却了的溶液中取出小样品并添加到0才聂氏温度的水中以沉淀出 聚合物。聚合物用水洗涤，直到达到中性pH为止。聚合物在真空下千 燥，2.60的特性粘度。通过添加581克的浓硫酸将溶液稀释至5.0%固体。
向以上制备的聚合物溶液的剩余部分中，在室温下添加5.06克的重 均分子量约90,000的K-90聚乙烯吡咯烷酮粉末，并搅拌，直至全部添 加的固体溶解为止。溶液显示一些剪切乳白光和丝样外〗現。这一溶液通 过气隙纺丝到在室温下的7%石克酸溶液的凝固浴中，随后洗涤和在碳酸 氪钠中中和而被纺丝成纤维。所得纤维在120。C烘箱中干燥一夜。该纤 维的可染性在酸性pH = 4-5的0.5% Basacryl Red GL(碱性染料)溶液中测 试。该纤维被染色成深色，但没有添加PVP所制备的纤维没有染色。
实施例2
按照同样方式制备的纤维样品，只是低分子量PVP(重均分子量约 60,000的K-30)代替K-90,也用Basacryl Red GL(碱性染料)染色成深色。
权利要求
1. 复合纤维，包括至少一种聚噁二唑聚合物；和至少一种柔性链聚合物，其中，该柔性链聚合物不是聚噁二唑聚合物。
2. 权利要求1的复合纤维，其中该聚嚅二唑聚合物包括选自下列的重复单元<formula>formula see original document page 2</formula>
3.权利要求2的复合纤维，其中该聚喁二唑聚合物包括选自下列中的至少两种重复单元<formula>formula see original document page 3</formula>
4. 权利要求l的复合纤维，其中该柔性链聚合物选自6-尼龙， 6-尼龙，6,12-尼龙，聚苯胺，聚醚酮酮(PEKK),芳族聚酰胺，聚乙烯基吡咯烷酮(PVP),以及聚乙烯基乙烯基吡咯烷酮(PVP)的共聚物。
5. 权利要求4的复合纤维，其中该柔性链聚合物是聚乙烯基吡咯烷酮，或聚乙烯基吡咯烷酮的共聚物。
6. 权利要求l的复合纤维，其中该聚喁二唑聚合物是共聚物。
7. 权利要求6的复合纤维，其中该聚^恶二唑共聚物包括选自下列中的至少两种芳族环体系<formula>formula see original document page 4</formula>和
8. 权利要求1的复合纤维，其中该复合纤维在暴露于氙气灯20 小时之后保留它的韧性的至少15%。
9. 权利要求l的复合纤维，其中该复合纤维是可染色的。
10. 权利要求1的复合纤维，其中该柔性链聚合物是以约2-98wt% 的量存在。
11. 权利要求10的复合纤维，其中该柔性链聚合物是以约5-98wt°/o 的量存在。
12. 权利要求10的复合纤维，其中该复合纤维在暴露于氙气灯 20小时之后保留它的韧性的至少15%。
13. 权利要求10的复合纤维，其中该复合纤维在暴露于氙气灯 20小时之后保留它的韧性的至少35%。
14. 含有权利要求1的复合纤维的制品。
全文摘要
本发明涉及聚二唑复合纤维。本发明涉及包括聚二唑和不是聚二唑聚合物的柔性链聚合物的复合纤维的制备方法和从该复合纤维生产的制品。
文档编号D01F6/94GK101490320SQ200780026593
公开日2009年7月22日 申请日期2007年6月27日 优先权日2006年7月13日
发明者J·D·哈茨勒, K·-S·李 申请人:纳幕尔杜邦公司