专利名称：无沉积整理的芳酰胺纤维的制作方法
技术领域：
本发明是关于对芳族酰胺纤维进行整理，不但增加了纤维表面润滑性并改善了纤维的静电性能，而且不会使纤维失去正常的手感。用规定整理剂整理的本发明的纤维，在纤维产品加工期间，在纤维束上和纤维加工操作的其它区域上很少或没有整理剂的沉积。
自纤维被制造出来，整理被施用于绝大部分的纤维。以特定方式进行整理被用以改变纤维的手感或服用特性;在特定材料的纤维上所获得整理的结果经常是很特别的。
作为一个例子，烷基磷酸酯的钾盐长时间被用作整理剂以降低聚酯和尼龙纤维电荷集聚、并改善其手感。实际上，这类脂肪族磷酸盐部份成功地用于芳族酰胺纤维的抗静电整理，但在纤维加工期间，它们令人讨厌地沉积在纤维束上和纤维加工操作的其它单元上。
脂肪酸酯，例如椰子油、蓖麻油，聚乙二醇单/二脂肪酸酯通常被用作整理剂以改善芳族酰胺纤维的润滑性，但这些成分不能帮助降低静电荷。
本发明提供了一种芳族酰胺纤维产品，其有0.75-3或5的长丝旦尼尔，并且在纤维上均匀涂敷了乙氧基烷基磷酸酯的钾盐，数量为芳酰胺纤维重量的0.2-1.0%。
本发明还提供了一种制备纤维产品的方法，该方法包括设立一个液态整理浴，浴液含1-50%的乙氧基烷基磷酸酯的钾盐(以浴液的总重量计)，将旦尼尔值为0.75-5的芳酰胺纤维同液状整理浴接触，然后干燥芳酰胺纤维，使之在纤维上均匀涂敷上0.2-1.0%的乙氧基烷基磷酸酯的钾盐。
本发明的纤维是芳酰胺纤维，其能用任何芳族酰胺聚合材料来制备。优选的芳酰胺是对芳酰胺，优选的对芳酰胺是聚(对-亚苯基对苯二酰胺)，术语“对(对-亚苯基对苯二酰胺)(PPD-T)指的是用等摩尔的对-亚苯基二胺和对苯二酰氯聚合得到的均聚物，也指的是掺入少量的其它芳族二胺的对-亚苯基二胺和掺入少量的其它芳族二酰氯的对苯二酰氯聚合得到的共聚物。作为一个普通的规则，在制备PPD-T中，使用的其它芳族二胺和其它芳族二酰氯的最大量约为对-亚苯基二胺或对苯二酰氯的10%摩尔，或略微高些，提供的其它二胺和二酰氯没有活性基团，因此不影响聚合反应。纤维能被制作成任何旦尼尔的短丝或连续长丝。
芳族酰胺纤维同样也能用间芳酰胺制造，优选的间-芳酰胺是聚(间-亚苯基异邻苯二酰胺)。间-芳酰胺和间-芳酰族胺纤维可以是如美国专利US-3，287，324所述的。对芳酰胺和对芳酰胺纤维可以是如美国专利3，869，429所述的。
通常，芳酰胺纤维是用芳酰胺聚合物的纺丝液湿纺而得，在从喷丝头挤出之后，在通过或不穿过一个非凝固狭缝之后，纺丝液在一个水性凝固浴中凝固。在凝固步骤之后以多种方式洗涤和干燥，这是在有张力或无张力情况下进行的。
本发明的整理是在纤维生产期间应用到芳酰胺纤维上的，并且通常在洗涤步骤之后施加。当然，整理剂是水溶液，通过将纤维穿过整理剂的水溶液而施加在纤维上，然后干燥纤维。很有可能的是芳酰胺纤维同水性整理浴相接触的同时纤维仍是“从未被干燥过”形式。在施加整理之前纤维仍保留至少大约20wt%的从纺丝工序带来的水。将整理剂施加到从未被干燥过的纤维上能使较多的整理剂吸入到纤维结构中。本发明的优点可以通过整理剂施加到干燥过的或从未被干燥过的纤维上来认识，可以相信整理剂键接于纤维比涂敷于纤维外表面的整理更有效。但是，优选的和更为实际的是将整理剂施加于干燥的纤维。
在纱线制备中，许多纤维由于同纤维导棍或其它握持设备接触而断裂，有时纱线由于静电荷的形成而断裂。整理提供了润滑纤维并消除了静电荷，因此降低了纤维的损伤，改善了纤维的加工性能。在芳酰胺纱线生产领域中，需要更有效的整理以显著地提高加工速度;在芳酰胺短纤生产中需要更有效的整理是非常明确的。
通过使用环锭纺方法来将不连续的短纤维生产成连续的可纺纱线，该方法简单地说包括以下步骤。
(ⅰ)开仓，将“卷装”机压实的短纤维形成松散的短纤维，连续的压实变成松式棉网称为“成片棉卷”，(ⅱ)混合(梳理)棉卷，因此，不连续的短纤维实际上平行化并且使这些平行化了的短纤维变成松散的连续带，这称为“生条”。
(ⅲ)混合一条列的生条，使之变成一根，多根，甚至一束称为“拉伸条”，在这里单独的短纤维能通过拉伸机拉伸变成许多平行的关系。
(ⅳ)进一步拉伸一根或数根结合在一起的拉伸条，使之变成一根连续的线，术语称为“粗纱”，通过粗纱机装置在有较低拉力下对粗纱加捻;和(ⅴ)拉伸和进一步加捻，在环锭纺机器上粗纺以生产“纱线”。这种多步骤短纱生产工艺由于沉积纱接触表面，例如梳理织物，拉伸辊，纺丝辊，因此导致了明显的纤维损伤，沉积物的产生导致了纤维进一步损伤，辊包覆并且降低了生产率。
在进一步的工序中，例如热处理，卷绕等，纤维被安排穿过一条列的导辊以进行纱线排列和布置。这种进一步的工艺也能使纤维在导辊设备上沉积，这种沉积物产生的一个问题是由于沉积物产生芳族酰胺纤维穿过时就有张力作用到纤维上，并且在纤维和导辊间产生磨擦。本发明包括一种整理，其能改善整理剂溶液的稳定性改善纤维的电荷性以及在生产短纱期间在导辊表面或在生产可纺纱之前或之后在其它握持器上产生沉积。
本发明的整理剂包括一种乙氧基脂肪族磷酸酯的钾盐，特别是单或二烷基磷酸酯。整理剂中脂肪族部分是8-18个碳的烷基，有二或三个链状乙氧基团，整理剂分子结构如下
单烷基 二烷基其中R＝CnH2n+1(EO)1-3EO是乙氧基团，n为8-18本发明的整理剂组合物能通过用8-18个碳原子和2或3个环氧乙烯基团的脂族醇同五氧化二磷反应，然后用氢氧化钾中和产品来制备。环氧乙烯基团增加了整理剂的水溶性，降低了沉积的发生。
如前所述，本发明的整理剂溶解在过量50%或更多的水中，以水的重量为基准。无论如何，整理剂材料的过量溶解限止了易于乳化或分散。本发明整理剂的应用，大部情况下，通过将纤维倾斜入整理浴来实现，该整理浴由整理剂化合物的水溶液来配制。在整理浴中，整理剂的浓度是这样的，即当考虑所有其它方面的整理浴接触和整理浴干燥时，纤维产品将有大约0.2-1.0%的整理剂，这以起始芳酰胺纤维重量为基准。对于大多数实践，整理浴中应包括1-50%的整理剂化合物。
由于本发明的整理剂是水溶性的，并能以水溶液形式应用，因此它就特别有效，应用溶液，允许整理剂均匀地涂覆，而没有过多或过少区域。但是水溶性不是得到良好处理的芳酰胺纤维的唯一质量指标。已经确定数次水溶性整理剂的整理施加于芳酰胺纤维上时，生产出的芳酰胺纤维产品有着平滑的整理剂涂层和良好的静电性质;当越过纱线接触表面时，在芳酰胺纤维上的那些整理连续地留下了生成的沉积物，这些在接触表面上留下的过量沉积物水溶性整理剂的实例是烷基磷酸酯钾盐，在此，烷基有4-12个碳原子;乙氧基烷基胺硫酸酯的钾盐是牛脂胺二乙基硫酸酯，在此牛酯包括2-20个环氧乙烷基团;二乙基胺盐的烷基磷酸酯，在这里烷基是8、10、12个碳原子的混合物;烷基磷酸乙基酸酯的钾盐，在此烷基是8个碳原子。
必须注意到，在本发明中使用的整理剂结合了上面所列的材料的单体，而成为优良性能的整理剂，尽管性能差的其它材料有时有类似的组成。
事实上，本发明基于的芳族酰胺纤维有特定的整理材料-乙氧基脂族磷酸酯的钾盐表现了质量的结合，其表现了独一无二的纤维和整理的结合。
试验方法通过甲醇来溶解在样品纱上的整理剂来测定在纱上的整理剂(FOY)。蒸发甲醇至干燥，称残余重量，称净纱样重，计算在净纱上的整理剂百分比FOY%＝ (残余整理剂量)/(净纱重) ×100使用电子显微镜测量整理均匀性，检查纤维质量。在大量的整理物中，间断的污点表示“坏”的整理均匀性。“中等”整理均匀性表示用显微镜测定整理基本上连续，但是是不均匀涂敷。“好”的整理均匀性指的是用显微镜测定整理是连续和均匀涂敷。优秀的整理均匀性不能用显微镜检测。
整理剂沉积量是测定整理剂材料堆积在试验纤维架或纱架上的量，即特定条件下，通过已知量纤维所堆积的量。
为了进行试验，纱线以100yard/分钟的速度。1.5g/d张力，包角180°通过二个14辊张力导架二分钟，在二分钟之后，去除堆积在辊上沉积的整理剂，并且称重，计算穿过导辊纱线的总重量。沉积的整理剂用沉积量(毫克)/穿过导辊的纱重表示沉积量(mg/kg)＝ (沉积物重)/(纱重) ×106
实施例在本例中，制备本发明的纤维，并且利用本发明的整理剂同对比纤维比较。
干燥的PPD-T共聚纤维连续长丝有长丝旦尼尔值为1.5，将其导入整理浴中，该浴有浓度为15wt%的整理剂;整理一皂洗后，长丝被导入一个卷曲器以卷曲长丝，并且去除多余整理溶液，当需要获得所需整理纱时，然后加入另外的整理剂到卷曲了的长丝上，长丝切割成短纤维，长度为1 1/2 -2英寸，短纤维然后被打包。使用环锭纺用短纤维连续纺纱。
对短纤维测试整理剂含量，整理均匀性，和整理剂沉积。
在试验中使用的整理剂和从实验中得到的结果列于下表中整理剂的表试验次数1 C10H21(2EO)PO4酸酯，钾盐2 C10H21(EO)PO4酸酯，钾盐3 C12H25(2EO)PO4酸酯，钾盐4 C8-10(1.5EO)PO4酸酯，钾盐A [C12H25]1-2PO4酸酯，钾盐B C4H9PO4酸酯，钾盐C C6H13PO4酸酯，钾盐D C8H17PO4酸酯，钾盐
E C8H17，C10H21，C12H25PO4酸酯混合物，K盐，F 牛脂胺(2EO)二乙基硫酸酯，K盐G 牛脂胺(5EO)二乙基硫酸酯，K盐H 牛脂胺(10EO)二乙基硫酸酯，K盐I 牛脂胺(20EO)二乙基硫酸酯，K盐J C8H17，C10H21，C12H25PO4酸酯，DEA＊盐K C8H17C2H5PO3(磷酸酯)酸酯，K盐＊DEA＝乙醇胺表次数 在纱线上整理 整理均匀性 整理剂沉积1 0.39 优 02 0.47 优 03 0.20 优 04 0.45 优 0A 0.30 差重＊B 0.50 优 重C 0.50 优 重D 0.50 优 重E 0.50 优 重F 0.99 优 19.3G 1.01 优 31.0H 1.04 优 37.0
I 0.88 优 37.7J 0.50 优 重K 0.50 优 重＊“重”沉积意指测出的沉积度大于10mg/kg。
权利要求
1.一种长丝旦尼尔为0.75-5芳酰胺纤维并在纤维上均匀涂敷有芳酰胺重0.2-1.0%的乙氧基烷基磷酸酯钾盐的芳族酰胺纤维。
2.如权利要求1的芳酰胺纤维，其中磷酸酯至少有一种可从下列结构中选择的结构
其中R＝CnH2n+1(EO)1-3EO是环氧乙烷基团，n＝8-18;
3.如权利要求2所述芳酰胺纤维，其中R＝C10H21(EO)2
4.如权利要求1的纤维，其中芳酰胺是对芳酰胺。
5.如权利要求4的纤维，其中对芳酰胺是聚(对-亚苯基对苯二酰胺)。
6.如权利要求1的纤维，其中芳酰胺是间芳酰胺。
7.如权利要求6的纤维，其中间芳酰胺是聚(间-亚苯基异邻苯二酰胺)。
8.一种长丝旦尼尔为0.75-5芳酰胺纤维并在纤维上均匀涂敷有芳酰胺重量的0.2-1.0%的乙氧基烷基磷酸酯钾盐的芳族纤维的短纤维。
9.如权利要求8的短纤维，其中磷酸酯有至少一种可以从下列结构中选择的结构
在此，R＝CnH2n+1(EO)1-3EO是环氧乙烷基团，n＝8-18
10.如权利要求9的短纤维，其中R＝C10H21(EO)2
11.如权利要求8的短纤维，其中芳酰胺是对芳酰胺。
12.如权利要求11的短纤维，其中对芳酰胺是聚(对-亚苯基对苯二酰胺)。
13.制备芳酰胺纤维产品的方法包括下列步骤a)建立一个有1-50%的以水量为基准的乙氧基烷基磷酸酯的钾盐的水浴b)用0.75-5旦尼尔的芳酰胺纤维同水浴接触;和C、干燥芳酰胺纤维，在纤维上均匀涂敷一层0.2-1.0%磷酸酯，以芳酰胺的重量为准。
14.如权利要求13的方法，其中芳酰胺纤维是“从未被干燥的”在纤维中，在开始接触步骤时间。水量大于20wt%。
15.如权利要求13的方法，其中磷酸酯有至少一种可从下列结构中选择的结构
其中R＝CnH2n+1(Eo)1-3Eo是环氧乙烷基团，n＝8-18。
16.如权利要求15的方法，其中R＝C10H21(EO)2。
17.如权利要求13的方法，其中芳酰胺是对芳酰胺。
18.如权利要求17的方法，其中对芳酰胺是聚(对-亚苯基对苯二酰胺)。
全文摘要
本发明是一种芳酰胺纤维，采用乙氧基烷基磷酸酯的钾盐整理，在此，整理后纤维表现了优秀的静电性能，并且实际上限止了整理剂在纤维加工机械上的沉积，得到正常的加工能力。所选择的整理剂是单/二辛醇(2EO)磷酸酯的钾盐。
文档编号D06M101/16GK1051770SQ9010936
公开日1991年5月29日 申请日期1990年10月16日 优先权日1989年10月16日
发明者卡尔·威廉·米利根, 拉里·约翰·普里克特 申请人:纳幕尔杜邦公司