專利名稱：聚二唑復合纖維的制作方法
聚嚅二唑復合纖維
背景技術：
本發(fā)明涉及聚嚅二唑復合纖維的制備方法和從它制備的制品。
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復合纖維。 發(fā)的概述
本發(fā)明涉及包括聚嚅二唑聚合物和柔性鏈非聚喁二唑聚合物的復 合纖維。 發(fā)明詳述
本發(fā)明涉及聚^惡二唑和柔性鏈聚合物的復合纖維和該纖維的制備 方法。
對于本文的目的，術語"纖維"在這里可與"長絲"互換使用，并 且指橫過與纖維長度方向垂直的纖維橫截面積具有高的長度與寬度比 率的相對撓性、宏觀上均勻的物體。該纖維橫截面能夠是任何形狀，但 是常常多少呈現(xiàn)圓形。紡絲到包裝材料內(nèi)的筒管上的纖維稱為連續(xù)纖 維。被切成短長度的纖維稱作短纖維。被切成甚至更小的長度的纖維稱
作短絨。復絲(multifilament yarn)能夠結合形成簾線。紗能夠纏結和/ 或加才念。
在這里使用的術語紡絲指聚合物溶液通過噴絲頭的擠出。可用于本 發(fā)明的聚《二唑包括具有合適性能使得它能夠從溶劑中被溶液紡絲成 纖維的任何聚嗝二唑聚合物，第二種聚合物在該溶劑中能夠類似地紡絲 成纖維，該纖維能夠用于生產(chǎn)本發(fā)明的復合纖維。優(yōu)選，該聚嚅二唑聚 合物是1,3,4-聚嚅二唑聚合物或共聚物。更優(yōu)選，包括共聚物的聚嚅二 唑聚合物包括但不限于包含以下重復單元的聚喁二唑
5<formula>formula see original document page 6</formula>
聚嚅二唑聚合物的制備方法是現(xiàn)有技術中公知的。聚喁二唑(POD) 聚合物的制備方法的例子能夠在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專利申請11/415026中 找到。優(yōu)選的是擁有高特性粘度的聚嗜二唑聚合物，如通過在美國專利 申請11/415026中^^開的方法生產(chǎn)的那些。
第二種聚合物能夠是選自已知的包括共聚物的柔性鏈聚合物中的 任何聚合物，但優(yōu)選的聚合物是在無機酸中形成各向同性溶液的那些聚 合物，該無機酸包括氯磺酸和氟磺酸，特別是石危酸。用于各向同性溶液 中的高度優(yōu)選的聚合物是聚乙烯吡咯烷酮(PVP )。合適聚合物的例子包 括脂肪族聚酰胺(例如，6-尼龍，6，6-尼龍，和6,12-尼龍)，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鏈聚合物能夠按任何比率相結合，該比率允 許所得溶液被紡絲成纖維。典型地，任何比率的聚^惡二唑聚合物與柔性 鏈聚合物能夠被紡絲成纖維?，F(xiàn)有技術的普通技術人員典型地使用混合 物的規(guī)則來確定將生產(chǎn)出具有所需性能的纖維的聚合物的比率。典型
地，各聚合物將以至少2wt。/。的量存在，以便在所制備的復合纖維的性 能上產(chǎn)生可測量的變化。
本發(fā)明的復合纖維能夠通過包括以下步驟的方法來紡絲連續(xù)地混 合聚嗜二唑聚合物的各向同性聚合物溶液和第二種聚合物的各向同性
溶液以形成混合的聚合物溶液；讓混合的聚合物溶液通過至少一個靜態(tài) 混合器形成紡絲原液；并將紡絲原液經(jīng)由噴絲頭擠出形成復合纖維。另 外，該方法能夠進一步包括讓復合纖維通過氣隙；讓該復合原液纖維與 驟冷溶液接觸形成凝固的復合纖維；讓凝聚的復合纖維與洗液接觸；讓 洗滌過的復合纖維與中和溶液接觸形成中和和洗滌過的復合纖維；干燥 該中和和洗滌過的復合纖維；以及巻取該干燥過的復合纖維。該干燥的 復合纖維能夠巻取到在巻取設備上的筒管之上。適合于制造在本發(fā)明范
圍內(nèi)的復合纖維的擠出方法已公開于美國專利4,340,559, 4,298,565和 4,965,033中。
與單獨的聚嚅二唑聚合物纖維相比，該聚嚅二唑復合纖維顯示出改 進的可染性。該復合纖維能夠使用堿性或酸性染料進行紡液染色 (solution dyeing )。堿性染料(或陽離子染料)用于檢查復合纖維的可染 性。陽離子染料如Basacryl Red GL(Basic Red 29 by Color Index)經(jīng)常用 于這一目的，歸因于它產(chǎn)生的顏色的深度。染料通?？扇苡诖蟛糠值挠?機溶劑和溶于含水介質(zhì)中，但是可染性是在含水介質(zhì)中測試的。輕微的 酸性(4-6的pH)是用堿性染料實現(xiàn)均勻染色所需要的。 不希望受任何理論的束縛，可以相信，復合纖維的改進的可染性應該歸 因于由柔性鏈聚合物的鏈活動率產(chǎn)生的擴散通道。
與單獨的聚嚅二唑聚合物纖維相比，聚嚅二唑復合纖維的紫外線穩(wěn) 定性典型地得到改進。當暴露于氛氣燈20小時時，單獨的聚嚅二唑纖 維典型地沒有顯示出可測量的韌性。當暴露于使用氛氣燈的紫外線輻射 達20小時時，具有至少2wt。/。的第二種聚合物的聚口惡二唑復合纖維能夠 保留可測量的韌性。優(yōu)選，聚P惡二唑復合纖維含有足夠量的第二種聚合 物以便在暴露于氙氣燈20小時之后保留它們韌性的20%以上。更優(yōu)選，聚^惡二唑復合纖維含有足夠量的第二種聚合物以便在暴露于氙氣燈20
小時之后保留它們韌性的35%以上。最優(yōu)選，聚嚅二唑復合纖維含有足 夠量的第二種聚合物以便在暴露于氙氣燈20小時之后保留它們韌性的 50%以上。
各聚合物溶液和/或摻混的流股能夠含有通常引入的添加劑，如抗氧 化劑，潤滑劑，紫外線遮蔽劑，著色劑等等。全部百分數(shù)是按重量計， 除非另有說明。
實施例1
通過混合86.885克(0.668摩爾)固體硫酸肼，88.74克(0.534摩爾) 的固體對苯二甲酸，和22.18克(0.133摩爾)的固體間苯二酸并在混合器 中一起摻混30分鐘來制備聚嚅二唑共聚物。向固體的這一摻混的混合 物中首次添加30%發(fā)煙硫酸，處在25攝氏溫度的534克發(fā)煙硫酸(2.001 摩爾的S03)。
混合物在25攝氏溫度下機械攪拌15分鐘以溶解固體物并形成溶 液。該溶液然后在機械攪拌下被加熱到120攝氏溫度，直至在混合器上 觀察到恒定扭矩(恒定的粘度)為止(60分鐘)。
向該溶液中第二次添加30。/。發(fā)煙好u酸，處在13(H聶氏溫度下的611 克發(fā)煙硫酸(2.290摩爾的S03)。溫度在130攝氏溫度下維持2小時，直 到溶液的粘度達到平臺(恒定)為止。溶液然后被冷卻到室溫。
從冷卻了的溶液中取出小樣品并添加到0才聶氏溫度的水中以沉淀出 聚合物。聚合物用水洗滌，直到達到中性pH為止。聚合物在真空下千 燥，2.60的特性粘度。通過添加581克的濃硫酸將溶液稀釋至5.0%固體。
向以上制備的聚合物溶液的剩余部分中，在室溫下添加5.06克的重 均分子量約90,000的K-90聚乙烯吡咯烷酮粉末，并攪拌，直至全部添 加的固體溶解為止。溶液顯示一些剪切乳白光和絲樣外〗現(xiàn)。這一溶液通 過氣隙紡絲到在室溫下的7%石克酸溶液的凝固浴中，隨后洗滌和在碳酸 氪鈉中中和而被紡絲成纖維。所得纖維在120。C烘箱中干燥一夜。該纖 維的可染性在酸性pH = 4-5的0.5% Basacryl Red GL(堿性染料)溶液中測 試。該纖維被染色成深色，但沒有添加PVP所制備的纖維沒有染色。
實施例2
按照同樣方式制備的纖維樣品，只是低分子量PVP(重均分子量約 60,000的K-30)代替K-90,也用Basacryl Red GL(堿性染料)染色成深色。
權利要求
1. 復合纖維，包括至少一種聚噁二唑聚合物；和至少一種柔性鏈聚合物，其中，該柔性鏈聚合物不是聚噁二唑聚合物。
2. 權利要求1的復合纖維，其中該聚嚅二唑聚合物包括選自下列的重復單元<formula>formula see original document page 2</formula>
3.權利要求2的復合纖維，其中該聚喁二唑聚合物包括選自下列中的至少兩種重復單元<formula>formula see original document page 3</formula>
4. 權利要求l的復合纖維，其中該柔性鏈聚合物選自6-尼龍， 6-尼龍，6,12-尼龍，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. 權利要求4的復合纖維，其中該柔性鏈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. 權利要求l的復合纖維，其中該聚喁二唑聚合物是共聚物。
7. 權利要求6的復合纖維，其中該聚^惡二唑共聚物包括選自下列中的至少兩種芳族環(huán)體系<formula>formula see original document page 4</formula>和
8. 權利要求1的復合纖維，其中該復合纖維在暴露于氙氣燈20 小時之后保留它的韌性的至少15%。
9. 權利要求l的復合纖維，其中該復合纖維是可染色的。
10. 權利要求1的復合纖維，其中該柔性鏈聚合物是以約2-98wt% 的量存在。
11. 權利要求10的復合纖維，其中該柔性鏈聚合物是以約5-98wt°/o 的量存在。
12. 權利要求10的復合纖維，其中該復合纖維在暴露于氙氣燈 20小時之后保留它的韌性的至少15%。
13. 權利要求10的復合纖維，其中該復合纖維在暴露于氙氣燈 20小時之后保留它的韌性的至少35%。
14. 含有權利要求1的復合纖維的制品。
全文摘要
本發(fā)明涉及聚二唑復合纖維。本發(fā)明涉及包括聚二唑和不是聚二唑聚合物的柔性鏈聚合物的復合纖維的制備方法和從該復合纖維生產(chǎn)的制品。
文檔編號D01F6/94GK101490320SQ200780026593
公開日2009年7月22日 申請日期2007年6月27日 優(yōu)先權日2006年7月13日
發(fā)明者J·D·哈茨勒, K·-S·李 申請人:納幕爾杜邦公司