一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维及其制备方法与流程

文档序号:18032344发布日期:2019-06-28 22:48阅读:161来源:国知局

本发明涉及一种聚对苯撑苯并二噁唑纤维及其制备方法,更具体地说,本发明涉及一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维及其制备方法,属于高性能纤维制备技术领域。



背景技术:

聚对苯撑苯并二噁唑(pbo)纤维由美国空军材料实验室发明,美国陶氏公司参与研制,日本东洋纺公司于上世纪90年代实现工业化生产。目前,在市场上东洋纺公司商品名为zylon®的pbo纤维有as(常规)和hm(高模型)两种型号。其中的as型pbo纤维的拉伸强度和模量分别为5.8gpa和180gpa、密度1.54g/cm3、极限氧指数(loi)值68、热分解温度650℃,各项性能指标均非常优异。因此,pbo纤维被视为航空、航天及军事等先进结构复合材料的新一代超级纤维,在美国和日本的航空航天工业、消防服和防弹服等特殊工业纺织品中得到应用。

复合材料的防弹性能主要由其中的纤维决定,随着纤维性能的提高,防弹性能随之提高。pbo纤维优异的机械性能可以赋予复合材料轻质高强的特性,而且可以同时满足耐高温的性能要求,是一种理想的防弹材料。另外,pbo纤维在受冲击时纤维可原纤化,主要是沿纤维纵向有撕裂现象而吸收大量冲击动能;同时,这种撕裂作用又起到防止裂纹扩展的作用,因此,pbo纤维的耐冲击性能十分优异。据报道,pbo纤维的冲击最大载荷和能量吸收均远高于芳纶和碳纤维,在防弹抗冲击吸能材料领域已经得到应用,如制造飞机机身、防弹衣、防弹头盔等。

用于防弹的纤维除了需具有较高的强度和模量外,还需要高的延伸率,即需要纤维有很好的韧性。美国防弹方面的研究人员在防弹纤维评价方面做了很多工作,其中cunniff和auerbach提出了评价防弹纤维的标准,之后phoenix和portwal由此建立了纤维评判标准理论公式,采用该标准公式可以评估防弹纤维的性能。从公式可知,相比于纤维的模量,防弹纤维的伸长率对于防弹性能起着至关重要的作用,在不显著影响纤维模量的前提下提高纤维的伸长率有利于提高其防弹性能。这是因为纤维破坏前的纵向伸长变形有利于吸收一定的能量,同时使纤维纵向产生撕裂能很好的防止了裂纹扩展。可以预见,pbo纤维在纵向大变形作用下的原纤化可以进一步吸收冲击能,更好的起到防弹效果。

国家知识产权局公开了pbo纤维的制备方法的发明专利:公开号为cn1644772a,名称为“聚对苯撑苯并二噁唑纤维的制备方法”的发明;公开号为cn102943316a,名称为“一种生产聚对苯撑苯并二噁唑pbo纤维的工艺”的发明。这两件发明公开了pbo纤维的制备方法,但是并未提及生产高伸长率pbo纤维的方法。另外,美国专利us6,268,301b1,名称为“ballisitic-resistantarticleandprocessformakingthesame”的发明提到了pbo纤维在防弹耐冲击领域的应用。但是还未有高伸长率pbo纤维及其制备方法的相关报道。



技术实现要素:

本发明旨在解决现有技术中聚对苯撑苯并二噁唑纤维断裂伸长率不高的问题,提供一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维,该纤维具有较高断裂伸长率,由此具有更为优异的防弹和耐冲击性能,特别适用于防弹领域,且该纤维适合工业化规模生产。

为了实现上述发明目的,其具体的技术方案如下:

一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维,其特征在于:所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维以特性粘数为15-35dl/g的聚对苯撑苯并二噁唑聚合物为原料,并通过干喷湿纺的纺丝方式制备而成;所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维的束纱拉伸强度为5.4-5.8gpa,断裂伸长率为3.5-4.5%,拉伸模量为140-180gpa,密度为1.53-1.54g/cm3

纤维的拉伸强度通常有两种:一种指的是单丝(单根纤维)的拉伸强度,另一种是束纱(或复丝)的拉伸强度。顾名思义,束纱指的是一束纤维,也就是从多个喷丝孔出来的一束纤维。一般由于单丝之间存在差异,以及测试时单丝之间断裂不一致,束纱的拉伸强度低于单丝的拉伸强度。在纤维的工业应用方面,较多使用束纱拉伸强度,科学研究中多使用单丝的拉伸强度。本发明中所指的纤维拉伸强度均指束纱的拉伸强度。

本发明优选的,所述聚对苯撑苯并二噁唑聚合物原料的特性粘数为25-32dl/g。

一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维的制备方法,其特征在于:

包括聚对苯撑苯并二噁唑聚合物的合成和干喷湿纺纺丝步骤,在纺丝过程中,纺丝速度为40-200m/min,喷丝孔的直径为0.10-0.25mm,导向辊与牵伸机速度比值为1.01-1.05:1,牵伸和洗涤之间的张力≤500cn,洗涤工序中的多级转筒辊之间的张力≤300cn。

本发明优选的,所述聚对苯撑苯并二噁唑聚合物的合成具体步骤如下:

a、预聚合

准备对苯二甲酸(pta)、4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐(dar)、多聚磷酸(ppa)和五氧化二磷(p2o5);

其中:对苯二甲酸与4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐的摩尔比为1.0-1.02;

将上述物料投入干燥的脱气釜中,50-110℃的温度条件下脱气反应10-15h;然后在脱泡釜中120-150℃下反应1-5h,得到固含量为10-15%的pbo预聚物;

b、后聚合

通过计量泵将步骤a中得到的pbo预聚物输送至双螺杆挤出反应机中,在150-200℃下进行后聚合反应,物料在螺杆挤出反应机中的停留时间为5-30min,得到溶于多聚磷酸/五氧化二磷溶剂体系,且特性粘数为15-35dl/g的pbo聚合物。

本发明优选的,所述干喷湿纺纺丝包括凝固、萃取、水洗、碱洗、中和、干燥、上油和卷绕步骤。

所述干喷湿纺纺丝的具体步骤如下:

将溶于多聚磷酸/五氧化二磷溶剂体系的pbo聚合物直接作为纺丝原液,经过滤后由计量泵计量,从喷丝板上的喷丝孔喷出;喷丝板的孔数大于100孔,其孔径为0.10-0.25mm,出喷丝孔后经过8-20mm的空气层,进入凝固浴,凝固浴为磷酸水溶液,此时丝束中的大部分多聚磷酸已经水解被萃取,成为含有磷酸的湿纱,湿纱经过导向辊去往多级转筒辊的牵伸机,控制丝束的牵伸比在15-30之间;之后湿纱进入使用多级转筒辊的洗涤工序,进一步除去残存的磷酸,然后经过热辊干燥机干燥,得到干纱,干纱上油后用卷绕机收卷,卷绕速度为40-200m/min,导向辊与牵伸机速度比值为1.01-1.05:1,牵伸和洗涤之间的张力≤500cn,洗涤工序中的多级转筒辊之间的张力≤300cn。

本发明优选的,在干喷湿纺纺丝步骤中,所述凝固浴为质量浓度为0-20%的磷酸水溶液。

本发明优选的,在干喷湿纺纺丝步骤中,所述凝固浴的温度为10-30℃。

本发明优选的,在干喷湿纺纺丝步骤中,所述热辊干燥机的干燥温度为100-250℃。

本发明优选的,在干喷湿纺纺丝步骤中,所述牵伸和洗涤之间的张力≤50cn。

本发明优选的,在干喷湿纺纺丝步骤中,所述洗涤工序中的多级转筒辊之间的张力≤100cn。

本发明带来的有益技术效果:

1、本发明通过选用特定特性粘数的pbo聚合物,采用干喷湿纺的纺丝方式制得断裂伸长率为3.5-4.5%,且其他指标同样优异均衡的高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑(pbo)纤维,该pbo纤维具有更为优异的防弹和耐冲击性能,特别适用于防弹领域,填补了国内空白,且适用于工业化规模生产。

2、本发明优选的,所述聚对苯撑苯并二噁唑聚合物原料的特性粘数为25-32dl/g。采用该特性粘数范围内的聚对苯撑苯并二噁唑聚合物原料制备pbo纤维,能够更利于得到高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维。

3、本发明还公开了该高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维的制备方法,在干喷湿纺的纺丝过程中纺丝速度为40-200m/min,喷丝孔的直径为0.10-0.25mm,导向辊与牵伸机速度比值为1.01-1.05:1,牵伸和洗涤之间的张力≤500cn,洗涤工序中的多级转筒辊之间的张力≤300cn,获得一种适用于工业化规模生产的高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维,该pbo纤维具有更为优异的防弹和耐冲击性能。

4、本发明优选的,采用了特定的聚对苯撑苯并二噁唑聚合物的合成方法,其中预聚合采用了特定的pta/dar摩尔比,特定的反应温度和反应时间,得到固含量为10-15%的pbo预聚物,后聚合也采用了特定的工艺参数控制,形成了特定的聚对苯撑苯并二噁唑聚合物的合成方法以及特定的工艺参数体系。这样能够制得分子量分布更窄的聚对苯撑苯并二噁唑聚合物,采用该聚对苯撑苯并二噁唑聚合物为原料更容易制备出高伸长率的聚对苯撑苯并二噁唑纤维。

5、本发明采用了特定的干喷湿纺纺丝方法,其中采用了一系列特定的工艺参数控制,形成特定的工艺参数体系。该方法中关于孔径、空气层、牵伸比、卷绕速度(纺速)、速度比和张力的控制能够大幅度提高伸长率的同时,提高其拉伸强度,纺丝过程也更为稳定。

6、本发明优选的,在干喷湿纺纺丝步骤中,所述凝固浴为质量浓度为0-20%的磷酸水溶液。本发明优选的,在干喷湿纺纺丝步骤中,所述凝固浴的温度为10-30℃。结合本发明的低倍拉伸,分子链伸展可能会不太充分,会造成纤维中的磷酸洗涤不充分的情况,使用温度为10-30℃,质量浓度为0-20%的磷酸水溶液以降低凝固效果,凝固过程过快,纤维致密皮层形成以后能够阻止纤维内部的磷酸向外部的凝固浴中扩散。

7、本发明进一步限定了热辊干燥剂的干燥温度以及优化了张力控制参数,更有利于得到高伸长率,且其他性能优异均衡的聚对苯撑苯并二噁唑纤维。

具体实施方式

实施例1

一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维,所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维以特性粘数为15-35dl/g的聚对苯撑苯并二噁唑聚合物为原料,并通过干喷湿纺的纺丝方式制备而成;所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维的束纱拉伸强度为5.4-5.8gpa,断裂伸长率为3.5-4.5%,拉伸模量为140-180gpa,密度为1.53-1.54g/cm3

本产品与其他用于防弹的高性能纤维产品的基本力学性能见表1。

表1几种用于防弹的高性能纤维的基本力学性能比较

实施例2

一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维,所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维以特性粘数为15dl/g的聚对苯撑苯并二噁唑聚合物为原料,并通过干喷湿纺的纺丝方式制备而成;所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维的束纱拉伸强度为5.4-5.8gpa,断裂伸长率为3.5-4.5%,拉伸模量为140-180gpa,密度为1.53-1.54g/cm3

优选的,所述聚对苯撑苯并二噁唑聚合物原料的特性粘数为25dl/g。

实施例3

一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维,所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维以特性粘数为35dl/g的聚对苯撑苯并二噁唑聚合物为原料,并通过干喷湿纺的纺丝方式制备而成;所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维的束纱拉伸强度为5.4-5.8gpa,断裂伸长率为3.5-4.5%,拉伸模量为140-180gpa,密度为1.53-1.54g/cm3

优选的,所述聚对苯撑苯并二噁唑聚合物原料的特性粘数为32dl/g。

实施例4

一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维,所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维以特性粘数为25dl/g的聚对苯撑苯并二噁唑聚合物为原料,并通过干喷湿纺的纺丝方式制备而成;所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维的束纱拉伸强度为5.4-5.8gpa,断裂伸长率为3.5-4.5%,拉伸模量为140-180gpa,密度为1.53-1.54g/cm3

优选的,所述聚对苯撑苯并二噁唑聚合物原料的特性粘数为28.5dl/g。

实施例5

一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维,所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维以特性粘数为19dl/g的聚对苯撑苯并二噁唑聚合物为原料,并通过干喷湿纺的纺丝方式制备而成;所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维的束纱拉伸强度为5.4-5.8gpa,断裂伸长率为3.5-4.5%,拉伸模量为140-180gpa,密度为1.53-1.54g/cm3

优选的,所述聚对苯撑苯并二噁唑聚合物原料的特性粘数为30dl/g。

实施例6

一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维,所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维以特性粘数为15-35dl/g的聚对苯撑苯并二噁唑聚合物为原料,并通过干喷湿纺的纺丝方式制备而成;所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维的束纱拉伸强度为5.4-5.8gpa,断裂伸长率为3.5-4.5%,拉伸模量为140-180gpa,密度为1.53-1.54g/cm3

上述一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维的制备方法,包括聚对苯撑苯并二噁唑聚合物的合成和干喷湿纺纺丝步骤,在纺丝过程中,纺丝速度为40m/min,喷丝孔的直径为0.10mm,导向辊与牵伸机速度比值为1.01:1,牵伸和洗涤之间的张力100cn,洗涤工序中的多级转筒辊之间的张力200cn。

实施例7

一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维,所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维以特性粘数为15-35dl/g的聚对苯撑苯并二噁唑聚合物为原料,并通过干喷湿纺的纺丝方式制备而成;所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维的束纱拉伸强度为5.4-5.8gpa,断裂伸长率为3.5-4.5%,拉伸模量为140-180gpa,密度为1.53-1.54g/cm3

上述一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维的制备方法,包括聚对苯撑苯并二噁唑聚合物的合成和干喷湿纺纺丝步骤,在纺丝过程中,纺丝速度为200m/min,喷丝孔的直径为0.25mm,导向辊与牵伸机速度比值为1.05:1,牵伸和洗涤之间的张力500cn,洗涤工序中的多级转筒辊之间的张力300cn。

实施例8

一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维,所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维以特性粘数为15-35dl/g的聚对苯撑苯并二噁唑聚合物为原料,并通过干喷湿纺的纺丝方式制备而成;所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维的束纱拉伸强度为5.4-5.8gpa,断裂伸长率为3.5-4.5%,拉伸模量为140-180gpa,密度为1.53-1.54g/cm3

上述一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维的制备方法,包括聚对苯撑苯并二噁唑聚合物的合成和干喷湿纺纺丝步骤,在纺丝过程中,纺丝速度为120m/min,喷丝孔的直径为0.175mm,导向辊与牵伸机速度比值为1.03:1,牵伸和洗涤之间的张力300cn,洗涤工序中的多级转筒辊之间的张力250cn。

实施例9

一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维,所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维以特性粘数为15-35dl/g的聚对苯撑苯并二噁唑聚合物为原料,并通过干喷湿纺的纺丝方式制备而成;所述高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维的束纱拉伸强度为5.4-5.8gpa,断裂伸长率为3.5-4.5%,拉伸模量为140-180gpa,密度为1.53-1.54g/cm3

上述一种高伸长率聚对苯撑苯并二噁唑纤维的制备方法,包括聚对苯撑苯并二噁唑聚合物的合成和干喷湿纺纺丝步骤,在纺丝过程中,纺丝速度为100m/min,喷丝孔的直径为0.20mm,导向辊与牵伸机速度比值为1.02:1,牵伸和洗涤之间的张力150cn,洗涤工序中的多级转筒辊之间的张力280cn。

实施例10

在实施例6-9的基础上:

所述聚对苯撑苯并二噁唑聚合物的合成具体步骤如下:

a、预聚合

准备对苯二甲酸、4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐、多聚磷酸和五氧化二磷;

其中:对苯二甲酸与4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐的摩尔比为1.0;

将上述物料投入干燥的脱气釜中,50℃的温度条件下脱气反应10h;然后在脱泡釜中120℃下反应1h,得到固含量为10-15%的pbo预聚物;

b、后聚合

通过计量泵将步骤a中得到的pbo预聚物输送至双螺杆挤出反应机中,在150℃下进行后聚合反应,物料在螺杆挤出反应机中的停留时间为5min,得到溶于多聚磷酸/五氧化二磷溶剂体系,且特性粘数为15-35dl/g的pbo聚合物。

实施例11

在实施例6-9的基础上:

所述聚对苯撑苯并二噁唑聚合物的合成具体步骤如下:

a、预聚合

准备对苯二甲酸、4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐、多聚磷酸和五氧化二磷;

其中:对苯二甲酸与4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐的摩尔比为1.02;

将上述物料投入干燥的脱气釜中,110℃的温度条件下脱气反应15h;然后在脱泡釜中150℃下反应5h,得到固含量为10-15%的pbo预聚物;

b、后聚合

通过计量泵将步骤a中得到的pbo预聚物输送至双螺杆挤出反应机中,在200℃下进行后聚合反应,物料在螺杆挤出反应机中的停留时间为30min,得到溶于多聚磷酸/五氧化二磷溶剂体系,且特性粘数为15-35dl/g的pbo聚合物。

实施例12

在实施例6-9的基础上:

所述聚对苯撑苯并二噁唑聚合物的合成具体步骤如下:

a、预聚合

准备对苯二甲酸、4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐、多聚磷酸和五氧化二磷;

其中:对苯二甲酸与4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐的摩尔比为1.01;

将上述物料投入干燥的脱气釜中,80℃的温度条件下脱气反应12.5h;然后在脱泡釜中135℃下反应3h,得到固含量为10-15%的pbo预聚物;

b、后聚合

通过计量泵将步骤a中得到的pbo预聚物输送至双螺杆挤出反应机中,在175℃下进行后聚合反应,物料在螺杆挤出反应机中的停留时间为17.5min,得到溶于多聚磷酸/五氧化二磷溶剂体系,且特性粘数为15-35dl/g的pbo聚合物。

实施例13

在实施例6-9的基础上:

所述聚对苯撑苯并二噁唑聚合物的合成具体步骤如下:

a、预聚合

准备对苯二甲酸、4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐、多聚磷酸和五氧化二磷;

其中:对苯二甲酸与4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐的摩尔比为1.012;

将上述物料投入干燥的脱气釜中,66℃的温度条件下脱气反应13h;然后在脱泡釜中130℃下反应4.5h,得到固含量为10-15%的pbo预聚物;

b、后聚合

通过计量泵将步骤a中得到的pbo预聚物输送至双螺杆挤出反应机中,在189℃下进行后聚合反应,物料在螺杆挤出反应机中的停留时间为25min,得到溶于多聚磷酸/五氧化二磷溶剂体系,且特性粘数为15-35dl/g的pbo聚合物。

实施例14

在实施例6-13的基础上:

所述干喷湿纺纺丝的具体步骤如下:

将溶于多聚磷酸/五氧化二磷溶剂体系的pbo聚合物直接作为纺丝原液,经过滤后由计量泵计量,从喷丝板上的喷丝孔喷出;喷丝板的孔数大于100孔,其孔径为0.10mm,出喷丝孔后经过8mm的空气层,进入凝固浴,凝固浴为磷酸水溶液,此时丝束中的大部分多聚磷酸已经水解被萃取,成为含有磷酸的湿纱,湿纱经过导向辊去往多级转筒辊的牵伸机,控制丝束的牵伸比为15;之后湿纱进入使用多级转筒辊的洗涤工序,进一步除去残存的磷酸,然后经过热辊干燥机干燥,得到干纱,干纱上油后用卷绕机收卷,卷绕速度为40m/min,导向辊与牵伸机速度比值为1.01:1,牵伸和洗涤之间的张力100cn;洗涤工序中的多级转筒辊之间的张力200cn。

实施例15

在实施例6-13的基础上:

所述干喷湿纺纺丝的具体步骤如下:

将溶于多聚磷酸/五氧化二磷溶剂体系的pbo聚合物直接作为纺丝原液,经过滤后由计量泵计量,从喷丝板上的喷丝孔喷出;喷丝板的孔数大于100孔,其孔径为0.25mm,出喷丝孔后经过20mm的空气层,进入凝固浴,凝固浴为磷酸水溶液,此时丝束中的大部分多聚磷酸已经水解被萃取,成为含有磷酸的湿纱,湿纱经过导向辊去往多级转筒辊的牵伸机,控制丝束的牵伸比为30;之后湿纱进入使用多级转筒辊的洗涤工序,进一步除去残存的磷酸,然后经过热辊干燥机干燥,得到干纱,干纱上油后用卷绕机收卷,卷绕速度为200m/min,导向辊与牵伸机速度比值为1.05:1,牵伸和洗涤之间的张力500cn;洗涤工序中的多级转筒辊之间的张力300cn。

实施例16

在实施例6-13的基础上:

所述干喷湿纺纺丝的具体步骤如下:

将溶于多聚磷酸/五氧化二磷溶剂体系的pbo聚合物直接作为纺丝原液,经过滤后由计量泵计量,从喷丝板上的喷丝孔喷出;喷丝板的孔数大于100孔,其孔径为0.175mm,出喷丝孔后经过14mm的空气层,进入凝固浴,凝固浴为磷酸水溶液,此时丝束中的大部分多聚磷酸已经水解被萃取,成为含有磷酸的湿纱,湿纱经过导向辊去往多级转筒辊的牵伸机,控制丝束的牵伸比为22;之后湿纱进入使用多级转筒辊的洗涤工序,进一步除去残存的磷酸,然后经过热辊干燥机干燥,得到干纱,干纱上油后用卷绕机收卷,卷绕速度为120m/min,导向辊与牵伸机速度比值为1.03:1,牵伸和洗涤之间的张力300cn;洗涤工序中的多级转筒辊之间的张力250cn。

实施例17

在实施例6-13的基础上:

所述干喷湿纺纺丝的具体步骤如下:

将溶于多聚磷酸/五氧化二磷溶剂体系的pbo聚合物直接作为纺丝原液,经过滤后由计量泵计量,从喷丝板上的喷丝孔喷出;喷丝板的孔数大于100孔,其孔径为0.20mm,出喷丝孔后经过19mm的空气层,进入凝固浴,凝固浴为磷酸水溶液,此时丝束中的大部分多聚磷酸已经水解被萃取,成为含有磷酸的湿纱,湿纱经过导向辊去往多级转筒辊的牵伸机,控制丝束的牵伸比在19之间;之后湿纱进入使用多级转筒辊的洗涤工序,进一步除去残存的磷酸,然后经过热辊干燥机干燥,得到干纱,干纱上油后用卷绕机收卷,卷绕速度为100m/min,导向辊与牵伸机速度比值为1.02:1,牵伸和洗涤之间的张力150cn;洗涤工序中的多级转筒辊之间的张力280cn。

实施例17

在实施例6-13的基础上:

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述凝固浴为质量浓度为2%的磷酸水溶液。

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述凝固浴的温度为10℃。

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述热辊干燥机的干燥温度为100℃。

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述牵伸和洗涤之间的张力10cn。

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述洗涤工序中的多级转筒辊之间的张力20cn。

实施例18

在实施例6-13的基础上:

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述凝固浴为质量浓度为20%的磷酸水溶液。

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述凝固浴的温度为30℃。

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述热辊干燥机的干燥温度为250℃。

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述牵伸和洗涤之间的张力50cn。

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述洗涤工序中的多级转筒辊之间的张力100cn。

实施例19

在实施例6-13的基础上:

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述凝固浴为质量浓度为11%的磷酸水溶液。

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述凝固浴的温度为20℃。

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述热辊干燥机的干燥温度为175℃。

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述牵伸和洗涤之间的张力30cn。

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述洗涤工序中的多级转筒辊之间的张力60cn。

实施例20

在实施例6-13的基础上:

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述凝固浴为质量浓度为19%的磷酸水溶液。

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述凝固浴的温度为29℃。

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述热辊干燥机的干燥温度为190℃。

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述牵伸和洗涤之间的张力19cn。

在干喷湿纺纺丝步骤中,所述洗涤工序中的多级转筒辊之间的张力99cn。

实施例21

一种高伸长率的聚对苯撑苯并二噁唑纤维,以特性粘数为15-35dl/g的聚对苯撑苯并二噁唑聚合物为原料,并通过干喷湿纺的纺丝过程中的特殊处理制备而成,该聚对苯撑苯并二噁唑纤维的具体指标包括:束纱拉伸强度为5.4-5.8gpa,断裂伸长率为3.5-4.5%,拉伸模量为140-180gpa,密度为1.53-1.54g/cm3

所述高伸长率的聚对苯撑苯并二噁唑纤维的制备方法,包括聚对苯撑苯并二噁唑(pbo)聚合物的合成和干喷湿纺纺丝步骤。

所述采用的聚对苯撑苯并二噁唑(pbo)聚合物的合成方法,具体步骤如下:

a预聚合

对苯二甲酸(pta),4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐(dar),多聚磷酸(ppa),五氧化二磷(p2o5);

其中:pta/dar的摩尔比为1.0-1.02;

将上述物料投入干燥的脱气釜中,50-110℃的温度条件下脱气反应10-15h;然后在脱泡釜中120-150℃下反应1-5h,得到固含量为10-15%的pbo预聚物;

b后聚合

通过计量泵将步骤a中得到的预聚物输送至双螺杆挤出反应机中,在150-200℃下进行后聚合反应,物料在螺杆挤出反应机中的停留时间为5-30min,得溶于ppa/p2o5溶剂体系,特性粘数为15-35dl/g的pbo聚合物。

所述的干喷湿纺工艺包括凝固、萃取、水洗、碱洗、中和、干燥、上油、卷绕步骤。

所述的干喷湿纺的具体步骤如下:

将上述步骤b中得到的溶于ppa/p2o5溶剂体系的pbo聚合物原料直接作为纺丝原液,经过滤后由计量泵精确计量后从喷丝板喷出;喷丝板的孔数大于100,其孔径0.10-0.25mm,出纺孔后经过8-20mm的空气层,进入凝固浴,然后经过凝固盘中心的凝固管,从管下流出,凝固浴的温度为10-30℃,凝固浴为质量浓度为0-20%的磷酸水溶液;此时丝束中的大部分ppa已经水解被萃取,成为含有磷酸的湿纱;湿纱经过导向辊去往多级转筒辊的牵伸机,控制丝束的牵伸比在15-30之间;之后湿纱进入使用多级转筒辊的洗涤工序,进一步除去残存的磷酸;然后经过150-250℃的热辊干燥机干燥,得到干纱;干纱上油后用卷绕机收卷,卷绕速度为40-200m/min。导向辊与牵伸机速度比值为1.01-1.05:1;牵伸和碱洗之间的张力需≤500cn,优选≤50cn;洗涤辊之间的张力≤300cn,优选≤100cn。

所得长纱力学性能见表2。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1