专利名称：一种扁平纤维的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种扁平纤维的制备方法。
背景技术：
申请人:/专利权人为三菱人造丝株式会社申请的相关发明专利:JP02-169712 “Production of dry spun flat acrylic fiber (干法制备扁平臆纟仑纤维的方法)”，该发明涉及一种具有天然动物毛发光泽、手感的纤维，截面为扁平，适用于通过干法纺织丙烯腈从而制作衣服。纺纱溶液通过具有多个矩形孔的喷丝板进行干法纺纱，喷丝板长边与短边的比为4:1。德国Bayer 申请的德国发明 DE3040970 “Processes for the production ofdry-spun polyacry lonitriIe profiled fibres and filaments (干法制备聚丙烯臆异形纤维的方法)”，该发明公开了一种干法制备丙烯腈异形纤维的方法，异形孔喷丝板的面积^ 0.2mm2，侧宽< 0.17mm。涉及其他聚合物纤维制备方法的专利，如专利中国专利CN102358958A公布了一种聚芳砜酰胺纤维的制备方法；中国专利CN102251302A公布了一种制备纤维素纤维的方法；中国专利CN102534839A公开了一种制备间位芳纶纤维的方法；中国专利CN102154725A公开了一种超高阻燃腈氯纶纤维及其生产方法；中国专利CN1508303本发明公开了一种动物蛋白质纤维及其制备方法；中国专利CN101748499A公开了一种甲壳素纤维以及一种以离子液体为溶剂制备甲壳素纤维的方法。中国专利CN102677208A公开了一种片状扁平粘胶纤维及其制备方法，该发明通过在纺丝液中加入碳酸盐制备混合纺丝黏胶，在相对缓和的成形条件下纺丝成形，然后经较大的喷丝头与导丝件之间的牵伸，蓬松的初生丝条被拉伸成片状的扁平形状。现有的技术中存在一系列问题:上述的聚合物纤维的纺丝方法，一部分纺丝方法得到的是截面形状为圆形或接近圆形的普通纤维；另一部分聚合物的纺丝方法，虽然得到了扁平形状纤维，但是只能通过异形喷丝孔，如一字型喷丝孔制备，而异形喷丝板的制作要耗费大量的人力物力，不符合节能减排的环保要求。可见现有聚合物纺丝工艺技术中，均没有针对纺丝溶液挤出喷丝孔后在凝固浴中凝固程度和对出凝固浴丝条的牵伸速度同时进行控制，不能达到纤维扁平度随纺丝工艺调整达到可控的技术，纺丝溶液丝条在凝固浴中的凝固程度影响了纤维的塑性，可利用纤维的塑形调整工艺得到异形截面纤维。众所周知，扁平腈纶类似于动物毛发，在光泽、弹性、抗起球性、蓬松性以及手感等方面都具有特色，能起到仿真兽皮的独特效果。而扁平形状纤维又具有良好的刚性，并且在用作过滤材料时，可以形成一般圆形截面纤维无法达到的气流通道尺寸和形式，故扁平形状聚合物纤维可应用在特殊要求的领域，如高温过滤材料方面，扁平的芳砜酰胺共聚物纤维也具有很大的发展空间，而如何采用低能耗和更加环保的方式得到聚合物扁平纤维称为科学研究关注的方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种扁平纤维的制备方法，旨在通过控制挤出溶液在凝固浴中的凝固程度和出凝固浴丝条的牵伸速度来达到纤维截面形状可控的目的，进而通过工艺而不是依靠异形喷丝板得到扁平纤维。本发明的一种扁平纤维的制备方法，采用干喷湿法纺丝工艺，聚合物溶液经圆形喷丝孔挤出后进入第一凝固浴，通过调节凝固浴的浓度、温度和挤出溶液在凝固浴中的停留时间，保证在凝固浴中进行不完全凝固，出凝固浴丝条中溶剂含量为25 50wt%，使其具有塑性，并且喷丝头拉伸比为2 10倍，纤维出凝固浴后，辊轮的高倍牵引下，在垂直牵引方向上受到来自于辊轮的正压力，使得纤维截面形状发生改变，然后第二凝固浴中凝固拉伸，减少纤维中的溶剂含量并对纤维进行牵伸降低纤维细度，提高纤维取向，之后经过水洗，并进行干燥拉伸制备得到的扁平截面的纤维，而对于某种聚合物纤维，还要进行高温热拉伸，才能得到扁平纤维。截面形状为扁平形，并可调节喷丝头拉伸比来实现纤维截面形状的控制。作为优选的技术方案:如上所述的一种扁平纤维的制备方法，所述的聚合物溶液的浓度为5 30wt% ;所述的第一和第二凝固浴组成为与聚合物溶液一致的溶剂和余量水；所述的第一凝固浴温度为O 30°C，所述的第一凝固浴浓度为40 70wt%，在所述凝固浴的条件下，使得聚合物溶液在凝固浴中进行不完全凝固， 且出凝固浴丝条的溶剂含量达到25 50wt%的要求，使得其具有足够的形变塑性。如上所述的一种扁平纤维的制备方法，所述的挤出溶液在凝固浴中的凝固时间为20 80s，与上述凝固浴的条件相呼应，为了使得聚合物溶液在凝固浴中进行不完全凝固，且出凝固浴丝条的溶剂含量达到25 50wt%的要求，使得其具有足够的形变塑性。如上所述的一种扁平纤维的制备方法，所述的第二凝固浴温度为40 70°C，所述的第二凝固浴浓度为20 40wt%，作用是减少纤维中的溶剂含量并对纤维进行牵伸降低纤维细度，提高纤维取向。如上所述的一种扁平纤维的制备方法，所述的聚合物为聚丙烯腈、芳砜酰胺均聚物或共聚物、聚间苯二甲酰间苯二胺、纤维素、蛋白质或甲壳素中的一种或几种的组合；所述聚丙烯腈为聚丙烯腈均聚物和含有第一单体、第二单体及第三单体的丙烯腈共聚物，其中，第一单体为丙烯腈，第二单体取自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯腈、醋酸乙烯酯或丙烯酰胺中的一种，第三单体取自衣康酸、丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、甲基丙烯苯磺酸钠、乙烯基吡啶或2-甲基-5-乙烯吡啶中的一种；所述芳砜酰胺共聚物为由结构式(I) (4)中的一种结构单元组成的均聚物或者由结构式(I) (4)中的任意两种或以上结构单元组成的无规共聚物；结构式(I)
权利要求
1.一种扁平纤维的制备方法，采用干喷湿法纺丝工艺，其特征是:聚合物溶液经圆形喷丝孔挤出后进入第一凝固浴，喷丝头拉伸比为2 10倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为25 50wt% ;然后在第二凝固浴中凝固拉伸，所述的凝固拉伸是指在继续凝固过程中进行拉伸；再经过水洗，并进行干燥拉伸，制备得到扁平纤维。
2.根据权利要求1所述的一种扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述的聚合物溶液的浓度为5 30wt% ;所述的第一和第二凝固浴组成为与聚合物溶液一致的溶剂和余量水，所述的第一凝固浴温度为O 30°C，所述的第一凝固浴浓度为40 70wt% ;所述的第二凝固浴温度为40 70°C，所述的第二凝固浴浓度为20 40wt%。
3.根据权利要求1所述的一种扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述丝条在所述第一凝固浴中的凝固时间为20 80s。
4.根据权利要求1所述的一种扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述的聚合物为聚丙烯腈、芳砜酰胺均聚物或共聚物、聚间苯二甲酰间苯二胺、纤维素、蛋白质或甲壳素中的一种或几种的组合；所述聚丙烯腈为聚丙烯腈均聚物和含有第一单体、第二单体及第三单体的丙烯腈共聚物，其中，第一单体为丙烯腈，第二单体取自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯腈、醋酸乙烯酯或丙烯酰胺中的一种，第三单体取自衣康酸、丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、甲基丙烯苯磺酸钠、乙烯基吡啶或2-甲基-5-乙烯吡啶中的一种；所述芳砜酰胺共聚物为由结构式(I) (4)中的一种结构单元组成的均聚物或者由结构式(I) (4)中的任意两种或以上结构单元组成的无规共聚物； 结构式(I)
5.根据权利要求1所述的一种扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述聚合物溶液的溶剂为以下的一种或几种:二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、4-甲基吗啉-N-氧化物、1- 丁基-3-甲基咪唑氯化盐、1-丁基-3-甲基-咪唑溴化盐或1-烯丙基-3-甲基-咪唑氯化盐。
6.根据权利要求5所述的一种扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述聚合物溶液的溶剂中还含有无机盐，所述的无机盐为氯化钙或氯化锂，含量为小于等于6wt%。
7.根据权利要求1所述的一种扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述圆形喷丝孔的直径为0.1 0.8mm ;所述凝固拉伸的拉伸比为2 5倍。
8.根据权利要求1所述的一种扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述的干燥拉伸温度80 160°C，拉伸比为1.01 1.5倍。
9.根据权利要求4所述的一种扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述的高温热拉伸，温度300 4000C，拉伸比为1.03 3倍。
10.根据权利要求1所述的一种扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述扁平纤维的扁平度为4 15 ;所述扁平纤维的纤度为I lOdtex。
全文摘要
本发明涉及一种扁平纤维的制备方法，采用干喷湿法纺丝工艺，纺丝溶液经圆形喷丝孔挤出后进入第一凝固浴，喷丝头拉伸比为2～10倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为25～50wt%；然后在第二凝固浴中凝固拉伸，所述的凝固拉伸是指在继续凝固过程中进行拉伸；再经过水洗，并进行干燥拉伸，制备得到扁平纤维。本发明制得扁平纤维具有优异的性能，如在光泽、弹性、抗起球性、蓬松性以及手感等方面都具有特色，扁平纤维良好的刚性在用作过滤材料时，可以形成一般圆形截面纤维无法达到的气流通道尺寸和形式，在特殊要求应用领域也具有很大的发展空间。
文档编号D01D5/06GK103215673SQ20131015933
公开日2013年7月24日 申请日期2013年5月3日 优先权日2013年5月3日
发明者董葳, 于金超, 杨春雷, 杨曦, 杨利伟, 张玉梅, 王华平 申请人:东华大学