[go: up one dir, main page]

CN117248292A - 一种着色间位芳纶纤维的制备方法 - Google Patents

一种着色间位芳纶纤维的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117248292A
CN117248292A CN202311259286.0A CN202311259286A CN117248292A CN 117248292 A CN117248292 A CN 117248292A CN 202311259286 A CN202311259286 A CN 202311259286A CN 117248292 A CN117248292 A CN 117248292A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pigment
meta
aramid
temperature
amino
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311259286.0A
Other languages
English (en)
Inventor
李忠良
袁锋
杨佑
宋志成
伍威
曹凯凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhuzhou Times New Material Technology Co Ltd
Original Assignee
Zhuzhou Times New Material Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhuzhou Times New Material Technology Co Ltd filed Critical Zhuzhou Times New Material Technology Co Ltd
Priority to CN202311259286.0A priority Critical patent/CN117248292A/zh
Publication of CN117248292A publication Critical patent/CN117248292A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/88—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
    • D01F6/90—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyamides
    • D01F6/905—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyamides of aromatic polyamides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/26—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/32—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids from aromatic diamines and aromatic dicarboxylic acids with both amino and carboxylic groups aromatically bound
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/04—Pigments

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyamides (AREA)

Abstract

本发明公开了一种着色间位芳纶纤维的制备方法：(1)在干燥N2保护下，将间苯二胺和端氨基芳香族超支化聚酰胺处理的颜料加入溶剂中进行分散，加入90％～95％的间苯二甲酰氯进行预缩聚反应；(2)继续加入余量的间苯二甲酰氯进行缩聚反应；(3)中和除氯，得到间位芳纶树脂溶液；(4)将着色间位芳纶树脂溶液制成着色间位芳纶纤维。本发明采用端氨基芳香族超支化聚酰胺处理颜料，再结合间苯二胺和间苯二甲酰氯通过原位溶液聚合，预聚体能够与吸附在颜料表面的端氨基芳香族超支化聚酰胺末端氨基基团发生反应，而后继续发生链增长的缩聚反应，能够从根本上有效防止颜料发生团聚，从而保证纤维的机械性能。

Description

一种着色间位芳纶纤维的制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种着色间位芳纶纤维的制备方法。
背景技术
间位芳纶纤维是芳香族聚酰胺纤维的一种，其综合性能优良，是目前应用领域最广、产量最高的高性能纤维之一，在高性能纤维中占有重要的地位。间位芳纶纤维具有优异的耐热性、阻燃性、耐酸碱稳定性、电绝缘性和抗辐射等性能，对还原剂、漂白剂、有机溶剂等试剂的腐蚀性能稳定，适于制作消防服、防火帘、宇航服、客机装饰织物、高温及腐蚀性场所用品等。
间位芳纶纤维优异的性能源于其特殊的结构，其大分子主链由酰胺键和芳香环交替连接组成，呈锯齿状排列，分子间存在大量氢键，而芳香环则极大增强了分子间的范德华力。因此，间位芳纶具有结构规整、结晶度高、玻璃化转变温度高、没有亲和基团的特征，小分子染料很难进入纤维大分子内部，采用现有的常规染色方法进行染色，纤维的上染率很低，对于高结晶度的湿法纺丝纤维，此问题尤为突出。间位芳纶纤维是白色的，具有金属光泽，但在防护、阻燃等应用领域中，纤维需要被染成色彩斑斓的产品，以更好满足人们对美观度和舒适度的需求。因此，有色间位芳纶纤维应运而生。
目前，有色间位芳纶纤维制备主要有两种方式，一种是先制备出成品或半成品芳纶纤维，再通过后染色的方法制得的间位芳纶纤维产品；另一种是通过纺前着色后再纺丝，以制得有色间位芳纶纤维。后染色由于间位芳纶本身的特性，需要对纤维进行物理或化学方式处理，工序较多，对能源和水资源有较大消耗，并对环境造成不同程度的污染。目前纺前着色技术多将颜料或者染料直接加入到纺丝原液中进行分散后纺丝，如公开号为CN104593898A、CN100422401C、CN102400242B、CN102839444B、CN113882030A都是采用这种方法进行染色的，由于芳纶树脂的高表观粘度，颜料颗粒的分散效果大打折扣，出现团聚而影响后续纤维的机械性能。还有采用在芳纶树脂合成阶段加入颜料，在体系粘度不大时提高颜料的分散效果，如公开号为CN103726124A、CN113355764A中就是公开了这种方法，但是其未对颜料作相应的表面处理，会在反应后期粘度增长之后也会出现团聚的现象，影响纤维的机械性能。如果颜料不能在芳纶树脂中均匀分散，发生颜料团聚会阻塞过滤器以及喷丝板，造成断丝、毛丝过多影响纤维束的机械性能，甚至导致纺丝不能长时间连续生产。因此，如何解决颜料的分散是芳纶原液着色工艺的关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种着色间位芳纶纤维的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种着色间位芳纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)在干燥N2保护下，将间苯二胺和自分散颜料加入溶剂中进行分散，然后将温度降至-10℃～-15℃后，分批加入占间苯二胺摩尔量90％～95％的间苯二甲酰氯进行预缩聚反应；其中，所述自分散颜料为端氨基芳香族超支化聚酰胺处理的颜料；
(2)继续加入占间苯二胺摩尔量5％～10％的间苯二甲酰氯，进行缩聚反应；
(3)向步骤(2)的反应产物中缓慢加入中和剂对聚合过程中产生的HCl进行中和，并调节粘度得到着色间位芳纶树脂溶液；
(4)将着色间位芳纶树脂溶液制成着色间位芳纶纤维。
上述的制备方法，优选的，端氨基芳香族超支化聚酰胺处理颜料的具体方法为：将颜料加入质量含量为15％～20％的端氨基芳香族超支化聚酰胺的二甲基乙酰胺(DMAc)溶液或水溶液中，先球磨1～3h再超声处理10～30min，抽滤，干燥，得到自分散颜料。
上述的制备方法，优选的，所述端氨基芳香族超支化聚酰胺是先通过间苯二胺、丙烯酸丁酯合成N,N,N',N'-四丙酸丁酯-1-3-苯二胺，再将N,N,N',N'-四丙酸丁酯-1-3-苯二胺与乙二胺进行反应获得的，其合成路线为：
端氨基芳香族超支化聚酰胺末端含有大量具有高度支化结构的极性氨基基团，极性氨基基团为碱性锚固基团。由于大多数有机颜料以及石墨烯、炭黑表面呈弱酸性，碱性锚固基团对于这些颜料具有很强的吸附能力，另外碱性锚固基团容易离子化，对于无机颜料同样有很好的吸附效果，并且端氨基芳香族超支化聚酰胺对于不同种类的颜料均具有很好的适用性。
端氨基芳香族超支化聚酰胺具有准球形三维结构，其分支之间有较大的空间结构，因此端氨基芳香族超支化聚酰胺聚合物的分子尺寸相较于其他低分子的硅烷偶联剂等要大很多，吸附于颜料的超支化聚酰胺之间存在静电斥力，可以分隔颜料颗粒于较大距离，避免相互碰撞后重新团聚。
端氨基芳香族超支化聚酰胺与芳纶树脂具有极好的相容性，表面大量高度支化的氨基结合间苯二胺和间苯二甲酰氯通过原位溶液聚合，预聚体能够与吸附在颜料表面的端氨基芳香族超支化聚酰胺末端氨基基团发生反应，而后继续发生链增长的缩聚反应，使得颜料表面分布着大量芳纶高聚物分子，既从根本上提高了颜料与芳纶树脂的相容性，也提高了颜料在树脂的分散性。
上述的制备方法，优选的，所述颜料包括有机颜料或无机颜料，其中，有机颜料为苝系颜料、偶氮类颜料、钛菁类颜料、蒽醌类颜料中的一种或多种，无机颜料为氧化铁红、锌铁黄、镨黄、钴蓝、铬绿、钴绿、铜铬黑中的一种或多种。
如若选用有机颜料，则与端氨基芳香族超支化聚酰胺搭配选用DMAc作为溶剂，如若选用无机颜料，则选择水作为溶剂。
上述的制备方法，优选的，所述颜料的粒径为700～1400nm，其添加量为理论间位芳纶聚合物质量的3％～5％。
上述的制备方法，优选的，步骤(1)中，预缩聚反应的温度在30℃以下，反应时间为1.5～2h。
上述的制备方法，优选的，步骤(2)中，缩聚反应的温度为50～55℃。
上述的制备方法，优选的，步骤(2)中，着色间位芳纶树脂溶液中树脂含量为14％～18％，比浓对数粘度为1.8～2.3dL/g，体系粘度为30000～80000cP。
上述的制备方法，优选的，步骤(4)中，将着色间位芳纶树脂溶液制成着色间位芳纶纤维过程包括将着色间位芳纶树脂溶液经脱泡、过滤后，通过喷丝板进入凝固浴凝固成型，然后热水浴进行牵伸，再烘干、上油后进行热拉伸处理，最后冷却收卷和切断，得到着色间位芳纶纤维。
上述的制备方法，优选的，脱泡的温度为40℃～50℃，过滤精度小于或等于15μm；喷丝板孔数为50～50000，孔径为0.05～0.15mm；烘干温度为120℃～150℃，烘干时间为1～3min；热拉伸处理的温度为300℃～350℃，拉伸倍数为1.05～2.5。
上述的制备方法，优选的，凝固浴由水和二甲基乙酰胺组成，凝固浴分为一级凝固浴和二级凝固浴，一级凝固浴中二甲基乙酰胺的浓度为50％～60％，凝固浴温度为50℃～60℃；二级凝固浴中二甲基乙酰胺的浓度为50％～60％，凝固浴温度为50℃～60℃；热水浴牵伸是在70℃～80℃热水中进行牵伸，牵伸倍数为1.05～1.25。
与现有技术相比，本发明的优点在于，
(1)本发明采用端氨基芳香族超支化聚酰胺处理颜料，利用端氨基芳香族超支化聚酰胺末端含有大量具有高度支化结构的极性端氨基官能团作为锚固基团，能够有效吸附无机和有机颜料，且其分支之间有较大的空间结构，超支化聚合物之间存在静电斥力，故而促使颜料在二甲基乙酰胺连续相中能够长时间均匀稳定分散；再结合间苯二胺和间苯二甲酰氯通过原位溶液聚合，预聚体能够与吸附在颜料表面的端氨基芳香族超支化聚酰胺末端氨基基团发生反应，而后继续发生链增长的缩聚反应，能够从根本上有效防止颜料发生团聚，从而保证纤维的机械性能；且作为分散相均匀稳定地分散在间位芳纶树脂中，同时也能提升颜料与间位芳纶树脂的相容性及界面结合强度，防止在纺丝成型阶段颜料脱离初生丝，污染凝固浴。
(2)本发明制备的着色间位芳纶纤维以及由该纤维制备的纺织品后续不需要染色，且色彩丰富鲜亮、色牢度好，弥补了间位芳纶传统染色法的不足，缩短了生产工艺流程，减少了印染环节的污水处理问题，降低了生产成本，具有较好的环保意义。
附图说明
图1是本发明实施例1中1000倍光学显微镜下颜料在芳纶树脂中的分散效果图；
图2是本发明实施例2中1000倍光学显微镜下颜料在芳纶树脂中的分散效果图；
图3是本发明实施例3中1000倍光学显微镜下颜料在芳纶树脂中的分散效果图；
图4是本发明对比例1中1000倍光学显微镜下颜料在芳纶树脂中的分散效果图；
图5是本发明对比例2中1000倍光学显微镜下颜料在芳纶树脂中的分散效果图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
下述实施例中采用的端氨基芳香族超支化聚酰胺，均是采用以下制备方法制备获得的：
(1)N2气保护下，向250mL三口烧瓶中加入间苯二胺10.8g(0.1mol)和50mL乙酸，室温下搅拌使间苯二胺完全溶解在乙酸中，然后升温至80℃后，将64g丙烯酸丁酯以1滴/s的滴加速度滴加至三口烧瓶中，并冷凝回流反应直至丙烯酸丁酯滴加完毕，然后在80℃下继续反应5h；
(2)采用真空泵在50℃下抽真空除去步骤(1)的反应产物中过量的丙烯酸丁酯和乙酸，得到产物N,N,N',N'-四丙酸丁酯-1-3-苯二胺；
(3)室温下，向250mL三口烧瓶中加入10g(0.016mol)N,N,N',N'-四丙酸丁酯-1-3-苯二胺，加热至100℃至熔融状态，然后用恒压滴液漏斗以1滴/s的滴加速度滴加6g(0.1mol)乙二胺至三口烧瓶中，搅拌反应3h，再升温至120℃反应8h后，将反应产物降至室温，最后加入乙醚搅拌(乙二胺与乙醚不互溶，而端氨基芳香族超支化聚酰胺与乙醚互溶)，经过萃取可得到端氨基芳香族超支化聚酰胺与乙醚的混合物，80℃下减压旋蒸除去乙醚，即可得到端氨基芳香族超支化聚酰胺。
实施例1：
一种本发明的着色间位芳纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)颜料自分散改性：将粒径700nm～1000nm的苝红有机颜料(添加量为理论间位芳纶聚合物质量的3％)置于溶解有端氨基芳香族超支化聚酰胺的DMAc溶液中(端氨基芳香族超支化聚酰胺的质量分数15％)，先球磨2h再超声处理15min，抽滤，干燥，得到自分散苝红颜料粉末；
(2)预缩聚：在干燥N2气保护下，采用原位溶液聚合法将间苯二胺溶解和自分散颜料加入DMAc溶剂中，采用高速分散机以转速2000r/min的转速进行分散，同时进行超声处理10min，然后将温度降至-10℃后，分批加入占间苯二胺摩尔添加量95％的间苯二甲酰氯进行预缩聚反应，控制反应温度在30℃以下，反应1.5h；
(3)缩聚：逐步缓慢加入占间苯二胺摩尔添加量5％的间苯二甲酰氯，进行缩聚反应，此阶段体系粘度急剧增长，体系温度控制在50℃～55℃之间；
(4)中和：向步骤(3)反应后的体系中缓慢加入氢氧化钙对聚合过程中产生的HCl进行中和，得到着色间位芳纶树脂溶液，其树脂含量为16％，比浓对数粘度2.0dL/g，体系粘度约为58000cp；该着色间位芳纶树脂溶液的光学显微镜图见图1所示，从图1中可以看出苝红有机颜料在芳纶树脂中分散非常均匀；
(5)纤维成型：将步骤(4)得到的着色间位芳纶树脂溶液在50℃下进行脱泡后，通过10um过滤器进行过滤，通过孔径为0.08mm的100孔喷丝板进入凝固浴，凝固浴由水和二甲基乙酰胺组成，一级凝固浴DMAc浓度51％，浴温为50℃，二级凝固浴DMAc浓度55％，浴温为60℃，然后热水浴进行牵伸，热水浴温度为76℃，牵伸倍数为1.2，接着在140℃下烘干1min，上油后在305℃进行2.0倍的热牵伸，最后收卷、切断，得到红色芳纶纤维。
实施例2：
一种着色间位芳纶树脂及其纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)颜料自分散改性：将粒径800nm～1200nm的锌铁黄无机颜料(添加量为理论间位芳纶聚合物质量的5％)置于溶解有端氨基芳香族超支化聚酰胺的水中(端氨基芳香族超支化聚酰胺质量分数18％)，先球磨2h再超声处理15min，抽滤，干燥处理，得到自分散锌铁黄颜料粉末；
(2)预缩聚：在干燥N2气保护下，采用原位溶液聚合法将间苯二胺溶解和自分散颜料加入DMAc溶剂中，采用高速分散机以转速2000r/min的转速进行分散，同时进行超声处理15min，并将温度降至-10℃后，分批加入占间苯二胺摩尔添加量90％的间苯二甲酰氯进行预缩聚反应，控制反应温度在30℃以下，反应2h；
(3)缩聚：逐步缓慢加入占间苯二胺摩尔添加量10％的间苯二甲酰氯，进行缩聚反应，此阶段体系粘度急剧增长，体系温度控制在50℃～55℃之间；
(4)中和：向步骤(3)反应后的体系中缓慢加入中和剂氢氧化锂对聚合过程中产生的HCl进行中和，得到着色间位芳纶树脂溶液，其树脂含量为16％，比浓对数粘度1.8dL/g，体系粘度32000cp；该着色间位芳纶树脂溶液的光学显微镜图见图2所示，从图2中可以看出锌铁黄无机颜料在芳纶树脂中分散非常均匀；
(5)纤维成型：将着色间位芳纶树脂溶液在45℃下进行脱泡后，通过10um过滤器进行过滤，通过孔径为0.07mm的500孔喷丝板进入凝固浴，凝固浴由水和二甲基乙酰胺组成，一级凝固浴DMAc浓度55％，浴温为55℃；二级凝固浴DMAc浓度52％，浴温为60℃，然后热水浴进行牵伸，热水浴温度为80℃，牵伸倍数为1.2，接着在120℃下烘干2min，上油后在300℃进行2.0倍的热牵伸，最后收卷、切断，得到黄色芳纶纤维。
实施例3：
一种着色间位芳纶树脂及其纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)颜料自分散改性：将粒径900nm～1400nm的钛菁蓝有机颜料(添加量为理论间位芳纶聚合物质量的4％)置于溶解有端氨基芳香族超支化聚酰胺的DMAc中(端氨基芳香族超支化聚酰胺的质量分数20％)，先球磨2h再超声处理15min，抽滤，干燥，得到自分散钛菁蓝颜料粉末；
(2)预缩聚：在干燥N2气保护下，采用原位溶液聚合法将间苯二胺溶解和自分散颜料加入DMAc溶剂中，采用高速分散机以转速2000r/min的转速进行分散，同时进行超声处理15min，并将温度降至-15℃后，分批加入占间苯二胺摩尔添加量90％的间苯二甲酰氯进行预缩聚反应，控制反应温度在30℃以下，反应1.5h；
(3)缩聚：逐步缓慢加入占间苯二胺摩尔添加量10％的间苯二甲酰氯，进行缩聚反应，此阶段体系粘度急剧增长，体系温度控制在50℃～55℃之间；
(4)中和：向步骤(3)反应后的体系中缓慢加入中和剂氢氧化镁对聚合过程中产生的HCl进行中和，得到着色间位芳纶树脂溶液，其树脂含量为为17.5％，比浓对数粘度2.3dL/g，体系粘度80000cp；该着色间位芳纶树脂溶液的光学显微镜图见图3所示，从图3中可以看出钛菁蓝有机颜料在芳纶树脂中分散非常均匀；
(5)纤维成型：将着色间位芳纶树脂溶液在50℃下进行脱泡后，通过10um过滤器进行过滤，通过孔径为0.08mm的2000孔喷丝板进入凝固浴，凝固浴由水和二甲基乙酰胺组成，一级凝固浴DMAc浓度52％，浴温为60℃，二级凝固浴DMAc浓度55％，浴温为55℃，然后热水浴进行牵伸，热水浴温度为75℃，牵伸倍数为1.05，接着在130℃下烘干2min，上油后在310℃进行1.8倍的热牵伸，最后收卷得到蓝色芳纶纤维。
对比例1：
本对比例的着色间位芳纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)预缩聚：在干燥N2气保护下，采用原位溶液聚合法将间苯二胺和粒径700nm～1000nm的苝红有机颜料(添加量为理论间位芳纶聚合物质量的3％)溶解加入DMAc溶剂中，采用高速分散机以转速2000r/min的转速进行分散，同时进行超声处理10min，然后将温度降至-10℃后，分批加入占间苯二胺摩尔添加量95％的间苯二甲酰氯进行预缩聚反应，控制反应温度在30℃以下，反应1.5h；
(2)缩聚：逐步缓慢加入占间苯二胺摩尔添加量5％的间苯二甲酰氯，进行缩聚反应，此阶段体系粘度急剧增长，体系温度控制在50℃～55℃之间；
(3)中和：向步骤(2)反应后的体系中缓慢加入氢氧化钙对聚合过程中产生的HCl进行中和，得到着色间位芳纶树脂溶液，其树脂含量为16％，比浓对数粘度2.0dL/g，体系粘度58000cp；该着色间位芳纶树脂溶液的光学显微镜图见图4所示，从图4中可以看出苝红有机颜料在芳纶树脂中团聚非常严重；
(4)纤维成型：将步骤(3)得到的着色间位芳纶树脂溶液在50℃下进行脱泡后，通过10um过滤器进行过滤，通过孔径为0.08mm的100孔喷丝板进入凝固浴，凝固浴由水和二甲基乙酰胺组成，一级凝固浴DMAc浓度51％，浴温为50℃，二级凝固浴DMAc浓度55％，浴温为60℃，然后热水浴进行牵伸，热水浴温度为76℃，牵伸倍数为1.2，接着在140℃下烘干1min，上油后在305℃进行2.0倍的热牵伸，最后收卷、切断得到芳纶纤维。
对比例2：
本对比例的着色间位芳纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)颜料自分散改性：将粒径800nm～1200nm的锌铁黄无机颜料(添加量为理论间位芳纶聚合物质量的5％)置于溶解有端氨基芳香族超支化聚酰胺的水中(端氨基芳香族超支化聚酰胺质量分数18％)，先球磨2h再超声处理15min，抽滤，干燥处理，得到自分散锌铁黄颜料粉末；
(2)纺丝树脂制备：在干燥N2气保护下，将间苯二胺溶解在DMAc溶剂中，将温度降至-10℃后，分批加入占间苯二胺摩尔添加量90％的间苯二甲酰氯进行预缩聚反应，控制反应温度在30℃以下，反应2h；然后逐步缓慢加入占间苯二胺摩尔添加量10％的间苯二甲酰氯，进行缩聚反应，此阶段体系粘度急剧增长，体系温度控制在50℃～55℃之间；向反应后的体系中缓慢加入中和剂氢氧化锂对聚合过程中产生的HCl进行中和，得到间位芳纶树脂溶液；
(3)将步骤(1)的自分散颜料加入DMAc溶剂中，采用高速分散机以转速2000r/min的转速进行分散，同时进行超声处理15min，得到染色溶液；
(4)将步骤(2)制备的间位芳纶树脂溶液与步骤(3)制备的染色溶液加入到双螺杆挤出机中，最终得到纺丝树脂溶液，该着色间位芳纶树脂溶液的光学显微镜图见图5所示，从图5中可以看出锌铁黄颜料在芳纶树脂中团聚非常严重；
(5)纤维成型：将步骤(4)制备的的纺丝溶液在45℃下进行脱泡后，通过10um过滤器进行过滤，通过孔径为0.07mm的500孔喷丝板进入凝固浴，凝固浴由水和二甲基乙酰胺组成，一级凝固浴DMAc浓度55％，浴温为55℃；二级凝固浴DMAc浓度52％，浴温为60℃，然后热水浴进行牵伸，热水浴温度为80℃，牵伸倍数为1.2，接着在120℃下烘干2min，上油后在300℃进行2.0倍的热牵伸，最后收卷、切断，得到黄色芳纶纤维。
上述各实施例和对比例制备的芳纶纤维的机械性能见表1所示，其中，线密度按照“GB/T14335-2008化学纤维短纤维线密度试验方法”测试，断裂强力、断裂强度、断裂伸长率、模量均按照“GB/T 14337-2022化学纤维短纤维拉伸性能试验方法”测试。
表1各实施例和对比例制备的芳纶纤维的机械性能数据

Claims (10)

1.一种着色间位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在干燥N2保护下，将间苯二胺和自分散颜料加入溶剂中进行分散，然后将温度降至-10℃～-15℃后，分批加入占间苯二胺摩尔量90％～95％的间苯二甲酰氯进行预缩聚反应；其中，所述自分散颜料为端氨基芳香族超支化聚酰胺处理的颜料；
(2)继续加入占间苯二胺摩尔量5％～10％的间苯二甲酰氯，进行缩聚反应；
(3)向步骤(2)的反应产物中缓慢加入中和剂对聚合过程中产生的HCl进行中和，并调节粘度得到着色间位芳纶树脂溶液；
(4)将着色间位芳纶树脂溶液制成着色间位芳纶纤维。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，端氨基芳香族超支化聚酰胺处理颜料的具体方法为：将颜料加入质量含量为15％～20％的端氨基芳香族超支化聚酰胺的二甲基乙酰胺溶液或水溶液中，先球磨1～3h再超声处理10～30min，抽滤，干燥，得到自分散颜料。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述颜料包括有机颜料或无机颜料，其中，有机颜料为苝系颜料、偶氮类颜料、钛菁类颜料、蒽醌类颜料中的一种或多种，无机颜料为氧化铁红、锌铁黄、镨黄、钴蓝、铬绿、钴绿、铜铬黑中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述颜料的粒径为700～1400nm，其添加量为理论间位芳纶聚合物质量的3％～5％。
5.如权利要求1～4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，预缩聚反应的温度在30℃以下，反应时间为1.5～2h。
6.如权利要求1～4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，缩聚反应的温度为50～55℃。
7.如权利要求1～4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，着色间位芳纶树脂溶液中树脂含量为14％～18％，比浓对数粘度为1.8～2.3dL/g，体系粘度为30000～80000cP。
8.如权利要求1～4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，将着色间位芳纶树脂溶液制成着色间位芳纶纤维的过程包括将着色间位芳纶树脂溶液经脱泡、过滤后，通过喷丝板进入凝固浴凝固成型，然后热水浴进行牵伸，烘干、上油后进行热拉伸处理，最后冷却，得到着色间位芳纶纤维。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，脱泡的温度为40℃～50℃，过滤精度不高于15μm；喷丝板孔数为50～50000，孔径为0.05～0.15mm；烘干温度为120℃～150℃，烘干时间为1～3min；热拉伸处理的温度为300℃～350℃，拉伸倍数为1.05～2.5。
10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，凝固浴由水和二甲基乙酰胺组成，凝固浴分为一级凝固浴和二级凝固浴，一级凝固浴中二甲基乙酰胺的浓度为50％～60％，凝固浴
温度为50℃～60℃；二级凝固浴中二甲基乙酰胺的浓度为50％～60％，凝固浴温度为50℃～60℃；
热水浴牵伸是在70℃～80℃热水中进行牵伸，牵伸倍数为1.05～1.25。
CN202311259286.0A 2023-09-26 2023-09-26 一种着色间位芳纶纤维的制备方法 Pending CN117248292A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311259286.0A CN117248292A (zh) 2023-09-26 2023-09-26 一种着色间位芳纶纤维的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311259286.0A CN117248292A (zh) 2023-09-26 2023-09-26 一种着色间位芳纶纤维的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117248292A true CN117248292A (zh) 2023-12-19

Family

ID=89130981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311259286.0A Pending CN117248292A (zh) 2023-09-26 2023-09-26 一种着色间位芳纶纤维的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117248292A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118292136A (zh) * 2024-06-05 2024-07-05 烟台泰和新材高分子新材料研究院有限公司 一种提高日晒牢度的改性间位芳纶纤维及制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118292136A (zh) * 2024-06-05 2024-07-05 烟台泰和新材高分子新材料研究院有限公司 一种提高日晒牢度的改性间位芳纶纤维及制备方法
CN118292136B (zh) * 2024-06-05 2024-08-30 烟台泰和新材高分子新材料研究院有限公司 一种提高日晒牢度的改性间位芳纶纤维及制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101962819B (zh) 一种特白颜色高强高模聚乙烯纤维及其制备工艺
CN111171312B (zh) 一种共聚聚酰胺56/66聚合物及其制备方法与应用
CN101735455B (zh) 一种专用的芳香族聚噁二唑及其阻燃耐高温聚噁二唑纤维的制备方法
CN106835333A (zh) 具有阻燃和抗紫外性能的石墨烯/尼龙6纤维及制备方法
CN101450993B (zh) 一种无卤阻燃尼龙6的制备方法
CN111501125B (zh) 一种高白度聚酰亚胺超细纤维及其制备方法和应用
CN117248292A (zh) 一种着色间位芳纶纤维的制备方法
CN111100308A (zh) 一种石墨烯抗静电聚酯母粒的制备方法及涤锦并列复合弹性纤维的制备方法
CN116355209A (zh) 一种高白度间位芳纶聚合体的制备方法及其应用
WO2020238687A1 (zh) 一种高强型阻燃涤纶工业丝制备方法
CN107814928B (zh) 一种阳离子染料易染的改性聚间苯二甲酰间苯二胺及其制备方法和应用
CN116695434A (zh) 一种阻燃汽车地毯基布及其制备方法
CN114106320B (zh) 一种全芳香族耐高温尼龙及其制备方法和用途
CN115160833A (zh) 一种炭黑阻燃颜料的改性方法及改性炭黑阻燃颜料和应用
KR101478968B1 (ko) 백색도가 개선된 메타아라미드 섬유 제조방법 및 이 방법에 의하여 제조된 섬유
CN109797452A (zh) 微观分散均匀的石墨烯改性氨纶的方法
CN116623309B (zh) 一种高分子着色方法、纺丝色浆、纺丝液及着色纤维
CN1390269A (zh) 染色的纤维素成型体
CN114685818B (zh) 一种聚酰胺色母粒载体树脂的制备方法及聚酰胺色母粒
CN114457455B (zh) 一种耐热阻燃无纺布及其制备方法
CN111979591B (zh) 一种高强度高耐热细单纤尼龙66纤维及其制备方法
CN118852700B (zh) 一种高色牢度阻燃pa66膜和pa66纤维的制备方法
CN113355764B (zh) 一种一步法制备有色间位芳纶纤维的方法
CN115704116A (zh) 一种芳香族聚砜酰胺纤维的制造方法
CN101802302A (zh) 含有聚吲哚或其前体的纸

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination