[发明专利]芳香族聚酰胺细丝和所述芳香族聚酰胺细丝的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全芳香族聚酰胺细丝及其制造方法，更具体地，涉及一种制造具有包括高强度和高模量的物理性质的新型全芳香族聚酰胺细丝的方法。

背景技术

如同早期已知技术，例如，美国专利第3,869,429号和3,869,430号中公开的一样，全芳香族聚酰胺细丝通过一系列过程制造出来，包括：通过将包含N-甲基-2-吡咯烷酮的聚合溶剂中的芳香二胺和芳香二酰氯聚合制备全芳香族聚酰胺聚合物的过程；通过将制备的聚酰胺聚合物溶解在浓缩硫酸溶剂中制备纺丝液涂料的过程；通过喷丝头将纺丝液涂料挤出并使纺成的材料通过不凝结的流体层进入凝结剂容器来形成细丝的过程；以及通过清洗、干燥以及热处理过程精制最终的细丝的过程。

图1是说明通过传统的干-湿纺丝过程制造全芳香族聚酰胺细丝的方法的示意图。

对于如图2所示制造全芳香族聚酰胺细丝的传统过程，由于作为聚合单体的芳香二酰氯A和作为另一聚合单体的包含芳香二胺的聚合溶剂B通过彼此相邻或分离的对应的各进给管11分别被引入聚合反应器20，因此，当引入单体之后，放入反应器20的两个单体不是立即混合在一起，因此，不是在反应器20的全部区域内均匀或均一地聚合。

为此，传统的过程具有增加用于全芳香族聚酰胺聚合物的聚合反应程度的偏差的缺点，从而造成的问题是使全芳香族聚酰胺细丝的物理性质(尤其是强度和模量)变差。

作为由本发明者做出的透彻的研究和调查以便解决上述问题的结果，本发明已经提出了生产具有改进强度和模量的新型全芳香族聚酰胺细丝的方法。

发明内容

(技术问题)

因此，本发明的一个目的是通过在聚合反应器20的全部区域上使单体一致且均匀地聚合改进作为最终产品的全芳香族聚酰胺细丝的强度和模量，因此，使最终聚合物的聚合反应度的偏差(此后简称为“偏差”)最小。

本发明的另一目的是提供一种具有明显改进的模量和强度的全芳香族聚酰胺细丝，由聚合物的最小偏差造成的这种模量和强度可以通过表示称作多分散指数(称为“PDI”)的细丝的窄分子量分布以及大的晶体表观尺寸(称为“ACS”)的结构的变化承受外部应力。

(解决问题的技术手段)

为了实现以上目的，本发明提供一种制造全芳香族聚酰胺细丝的过程，包括步骤：将全芳香族聚酰胺聚合物溶解在浓硫酸溶剂中，以制备纺丝液涂料，其中全芳香族聚酰胺聚合物通过在包含N-甲基-2-吡咯烷酮的聚合溶剂中将芳香二胺和芳香二酰氯聚合而获得；以及通过喷丝头对纺丝液涂料进行纺丝以获得纺成的材料，其特征在于，在制备全芳香族聚酰胺聚合物的过程中，用于聚合单体和聚合溶剂的多管式进给管具有彼此交替布置的相邻的内路径11a和外路径11b的特殊结构，适于将芳香二酰氯A或溶解在聚合溶剂B中的芳香二胺中的任意一个通过内路径和外路径11a、11b中对应的一个路径供给到聚合反应器20。

本发明的全芳香族聚酰胺细丝的特征在于，PDI的范围从1.5到2.3，而热处理前的晶体表观尺寸ACS(基于200个平面)的范围从42到50。

在下文中，本发明将参照相应的附图详细说明。

首先，根据本发明，全芳香族聚酰胺聚合物通过将芳香二胺和芳香二酰氯在包含N-甲基-2-吡咯烷酮的聚合溶剂中聚合来进行制备。

芳香二胺优选包括p-苯二胺，而芳香二酰氯优选包括对苯二酰氯。

另外，聚合溶剂优选包括包含溶解的氯化钙的N-甲基-2-吡咯烷酮。

对于如上所述根据本发明的制备全芳香族聚酰胺聚合物的过程，芳香二酰氯A或溶解在聚合溶剂B中的芳香二胺通过用于聚合单体和聚合溶剂的多管式进给管11的内路径11a和外路径11b中的每个供给到聚合反应器20中，其中内路径11a和外路径11b交替重复排列。

多管式进给管11没有特别限制，但包括例如，双管式管、三管式管、四管式管和、或五管式管等。

图3是说明作为本发明的优选实施例通过利用用于聚合单体和聚合溶剂的双管式进给管(double tubular feed pipe)11将聚合单体和聚合溶剂引入聚合反应器中的示意图。

另外，图4是如图3所示的双管式进给管11的横截面视图，而图5是适用于本发明的可供选择的四管式进给管11的横截面视图。