由芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混聚合物纤维和耐高温阻燃纤维制成的纱线和织物及制备方法_2

文档序号:8295397阅读:来源:国知局
的,极性有 机溶剂的含量为5-65wt %,金属卤化物的含量为O-IOwt %。
[0050] 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)、Ν,Ν,Ν',Ν' -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。
[0051] 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。
[0052] 本发明所述的芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混聚合物纤维,具备永久阻燃且250度 良好的耐高温性性能,极限氧指数达到33,燃烧仅碳化无熔滴,并且具有良好的柔韧性,且 本身纤维截面呈不规则腰圆型,纤维表面具有沟槽,大大增加了纤维的吸湿性和排湿性,具 有良好的舒适性能。因此,将芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混聚合物纤维和其他耐高温阻燃 纤维混合使用,能增强面料服装的舒适性作用,且保持或提升更好的阻燃热防护性能。
[0053] 耐高温阻燃纤维(B)
[0054] 本发明使用的耐高温阻燃纤维,均保持基本的阻燃性能,极限氧指数LOI值在26 以上,具有250°C以上的长期耐高温等级(350°C以上的碳化温度,优选400°C以上的碳化 温度,更优选500°C以上的碳化温度;有200°C处理200h后,80 %以上的强度保持率,优选 250°C处理200h后,85 %以上的强度保持率,更优选300°C处理200h后,90 %以上的强度保 持率),强度一般在3. 5cN/dteX以上,优选4. 5cN/dteX以上的强度。
[0055] 所述耐高温阻燃纤维(B)选自芳族聚酰胺类纤维、聚酰亚胺纤维及其改性纤维、 聚唑纤维、碳纤维预氧化丝,以及它们的混合物的纤维。优选的,所述芳族聚酰胺类纤维选 自间位芳族聚酰胺纤维、对位芳族聚酰胺纤维。优选的,所述聚唑纤维选自聚芳噁二唑纤维 (POD)、聚对苯撑苯并二恶唑纤维(PBO)、聚吡啶并唑、聚噁二唑,聚苯并唑,以及它们的混合 物的纤维。优选的聚苯并唑是聚苯并咪唑、聚苯并噻唑和聚苯并噁唑。
[0056] 可使用多种不同的纤维作为耐高温阻燃纤维(B)。在一些实施方案中,芳族聚酰胺 纤维可在所述共混物中用作耐高温阻燃纤维(B)。在一些优选的实施方案中,间位芳族聚酰 胺纤维或对位芳族聚酰胺纤维可在所述共混物中用作耐高温阻燃纤维(B)。所谓芳族聚酰 胺是指其中至少85%的酰胺(-C0NH-)连接基直接与两个芳环相连的聚酰胺。间位芳族聚 酰胺是在聚合物链中包含间位构型或间位取向连接基的一类聚酰胺。对位芳族聚酰胺是在 聚合物链中包含对位构型或对位取向连接基的一类聚酰胺。可将添加剂与芳族聚酰胺一起 使用,并且实际上已发现,可将多达10重量%的其他聚合材料与芳族聚酰胺共混,或者可 使用共聚物,所述共聚物具有多达10%的替代芳族聚酰胺的二胺的其他二胺,或多达10% 的替代芳族聚酰胺的二酰氯的其他二酰氯。在一些实施方案中,优选的间位芳族聚酰胺纤 维是聚(间苯二甲酰间苯二胺)(MPD-I),优选的对位芳族聚酰胺纤维是聚(对苯二甲酰间 苯二胺)(MPD-I)。可使用多种方法通过干纺或湿纺来纺制该纤维。
[0057] 在一些实施方案中,聚唑型纤维可在所述共混物中用作耐高温阻燃纤维(B)。例 如,适宜的聚唑包括自聚芳噁二唑纤维(P0D)、聚对苯撑苯并二恶唑纤维(ΡΒ0)、聚吡啶并 唑、聚噁二唑,聚苯并唑,以及它们的混合物的纤维,并且其成纤聚合物可以是均聚物或共 聚物。添加剂可与聚唑一起使用,并且最多达10重量%的其他聚合材料可与所述聚唑共 混。还可使用具有多达10%或更多的取代聚唑的单体的其他单体的共聚物。
[0058] 在一些实施方案中,优选的聚苯并唑是聚苯并咪唑、聚苯并噻唑和聚苯并噁唑。如 果所述聚苯并唑是聚苯并咪唑,则其优选为聚([5,5'-双-IH-苯并咪唑]_2,2'-二 基-1,3-亚苯基),其称为PBI。如果所述聚苯并唑为聚苯并噻唑,则其优选为聚苯并双噻 唑,并且其更优选为聚(苯并[l,2-d :4,5-d']双噻唑_2,6_二基-1,4-亚苯基),其称为 PBT。如果所述聚苯并唑为聚苯并噁唑,则其优选为聚苯并双噁唑,并且其更优选为聚(苯 并[l,2-d :4,5-d']双噁唑-2,6-二基-1,4-亚苯基),其称为PBO。
[0059] 在一些实施方案中,优选的聚吡啶并唑为刚棒高分子聚吡啶并二唑,包括聚(吡 啶并二咪唑)、聚(吡啶并二噻唑)和聚(吡啶并二氧杂唑)。优选的聚(吡啶并二氧杂唑) 为聚(1,4-(2,5_二羟基)亚苯基_2,6_吡啶并[2,3-d:5,6-d']二咪挫,其称为PIH)。
[0060] 在一些实施方案中,优选的聚噁二唑包括聚噁二唑均聚物和共聚物,其中偶联官 能团之间按摩尔数计至少50%的化学单元为环状芳族或杂环芳族环单元。
[0061] 导电纤维(C)
[0062] 在本发明的另外一些实施方式中,本发明的纱线还含有按重量百分比计为纱线重 量1-5 %,优选2-4%,更优选2-3%,的导电纤维,所述导电纤维能够降低静电在织物上积 聚的倾向。
[0063] 优选的,所述导电纤维选自金属纤维、碳纤维、碳纤维/尼龙复合纤维、碳纤维/涤 纶复合纤维。优选的,所述金属纤维选自不锈钢纤维、银纤维、铜纤维。
[0064] 优选的,所述碳纤维/尼龙复合纤维、碳纤维/涤纶复合纤维为皮芯结构。在一些 优选的实施方案中,赋予此防静电特性的纤维是具有尼龙外皮和碳芯的皮-芯纤维。
[0065] 本发明所述的碳黑复合导电纤维可以从市场上购买得到,如美国杜邦公司生产的 P-140纤维、日本中纺公司生产的Belltron B31纤维、烟台泰和公司生产的泰美达间位芳 纶基导电纤维。
[0066] 纱线
[0067] 本发明涉及一种纱线,其包含一种芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混聚合物纤维(A) 和耐高温阻燃纤维(B),所述芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混聚合物纤维(A)由芳香族聚酰 胺和聚芳砜的共混聚合物制得,所述芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混聚合物包含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。
[0068] 优选的,所述纱线中芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混聚合物纤维(A)和耐高温阻燃 纤维(B)的重量比为 30-70:70-30,优选 35-65:65-35,更优选 40-60:60-40。
[0069] 优选的,所述纱线中还含有导电纤维。
[0070] 优选的,所述导电纤维在纱线中的含量按重量百分比计为1-5 %,优选2-4%,更 优选2-3%。
[0071] 在另一个实施方案中,本发明涉及制备阻燃纱线的方法,所述方法包括:
[0072] (i)形成纤维混合物,所述纤维混合物包含30-70重量份的芳香族聚酰胺和聚芳 砜的共混聚合物纤维(A)和30-70重量份的耐高温阻燃纤维(B),所述芳香族聚酰胺和聚芳 砜的共混聚合物纤维(A)由芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混聚合物制得,所述芳香族聚酰胺 和聚芳砜的共混聚合物包含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。以及
[0073] (ii)将所述纤维混合物纺成纤维。
[0074] 在一些优选的实施方案中,所述芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混聚合物纤维(A)的 含量为35重量份至65重量份,耐高温阻燃纤维(B)的含量为65重量份至35重量份。在 另一些更优选的实施方案中,所述芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混聚合物纤维(A)的含量为 40重量份至60重量份,耐高温阻燃纤维(B)的含量为60重量份至40重量份。
[0075] 在一个实施方案中,可通过制得纤维的紧密共混物来形成所述纤维混合物。如果 需要,可使其他短纤维与该相对均匀的短纤维混合物组合。所述共混可通过本领域已知的 许多方法来实现,包括将许多连续长丝线筒放在线轴架上,并且同时切割两种或更多种类 型的长丝以形成切割短纤维的共混物的方法;或涉及开松不同短纤维捆,然后在开棉机、共 混机和梳理机中开松和共混各种纤维的方法;或形成各种短纤维条,然后将其进一步加工 形成混合物诸如在梳理机中形成纤维混合物条的方法。可采用制备纤维紧密共混合物的其 他方法,只要各种类型的不同纤维可相对均匀地分布于整个共混物中。如果由所述共混物 形成纱线,则所述纱线同样具有相对均匀的短纤维的混合物。一般来讲,在最优选的实施方 案中,将单独的短纤维开松或分离至在纤维加工中可制得可用织物的正常程度,使得由于 短纤维不良开松造成的纤维结或纤维节以及其他主要缺陷不以有损于最终织物品质的量 存在。
[0076] 在优选的方法中,如下制得短纤维紧密共混物:首先将得自开松捆的短纤维与任 何其他短纤维(如果是附加功能所需的)混合在一起。然后使用梳理机将纤维共混物梳成 条。在纤维产业中,通常使用梳理机来分离纤维,调整纤维,并且将纤维递送到松散组合纤 维的连续股线中,而无显著缠绕,其通常被称为生条。通常通过但不限于两步拉伸法将生条 加工成熟条。
[0077] 将所述纤维混合物制成纱线的方式可以采用本领域常规的技术手段。如使用本 领域熟知的短纤维环锭纺工艺制得短纤纱线,通常短纤长度在3
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