[发明专利]低含盐的芳纶1313纺丝溶液的制备及其湿法纺制纤维的方法

说明书

技术领域

本发明属领域，特别是涉及。

背景技术

芳纶1313具有优异的耐热性和耐火焰性，以及优异的高温电绝缘性能，用于制备防火抗焰材料和高温用绝缘材料，如纤维，纸等。

现有的制备芳纶1313的方法通常是：

(1)界面聚合

间苯二胺和间苯二甲酰氯在芳纶1313的不良溶剂，如四氢呋喃中进行反应，然后与含有酸吸收剂的水溶液高速混合，反应完成后生成粉末形式的芳纶1313，该聚合物粉溶解在酰胺溶剂后进行纺丝，溶解时根据需要添加作为助溶剂的盐。

该方法间歇操作，聚合物须从聚合体系中分离出来再溶解，较难得到稳定的纺丝溶液。如美国专利3640970。

(2)低温溶液聚合

间苯二胺和间苯二甲酰氯在酰胺类溶剂中于较低温度下聚合制备芳纶1313，作为副产物的氯化氢在溶液中中和，包含上述中和而生成的溶解于聚合体系中的氯化钙的聚合物溶液可直接用于干法纺丝。如美国专利3063966。该方法的缺点是，由于含有高浓度的盐，如使用湿法纺丝则不易得到高机械强的纤维，且由于含有高浓度的CaCl₂，所有的管路系统和溶剂回收装置都要高度防腐蚀，极大地增加了设备的投资和日常维护工作量，所取的的纤维自然具有比较高的生产成本。

为解决上述问题，中国专利公开号CN1219986公开了一种高含盐的芳族聚酰胺聚合物的湿纺方法，是采用在纤维通过凝固浴以后再经过一道调制步骤，从而维持纤维中溶剂的浓度使纤维塑化，纤维在牵伸张力的作用下，所有存在的空洞都变小。此方法的缺点在于，长丝生产率低于采用基本上不含盐的纺丝溶液的方法。

另外，也尝试了多种不同种类的中和剂，如中国专利公开号1341169A所述，采用包含一种与氯化氢反应时产生不溶于局和溶剂的盐的碱金属氢氧化物，并通过过滤被清除掉。此方法虽可制得低含盐量的纺丝溶液，但在聚合物分子量较高的情况下，过滤会有困难。

而且，溶液聚合基本上都是采用非连续方式，反应热不易除去，局部过热则易导致分子量的差别。美国专利3287324公开的连续聚合的方法采用酰氯一次加料法，等克分子比不易掌握。

现有的制备芳轮1313纤维的方法有干法纺丝和湿法纺丝。

发明内容

本发明的目的是提供一种低含盐的芳纶1313湿法纺制纤维法，该方法采用双螺杆挤出机为聚合主反应器，操作简便，提供了一种部分除去芳纶1313聚合体系中小分子副产物的氯化氢气体的方法。由于螺杆之间的挤压，有利于氯化氢气体从聚合体系中释放，并由排气孔排除，从而在中和步骤中生成较少的盐。

本发明的一种低含盐的芳纶1313湿法纺制纤维法，包括下列步骤：

(1)低含盐的芳纶1313纺丝溶液的制备

a)间苯二胺(MPD)和间苯二甲酰氯(IPC)的预聚合

间苯二胺和少于等克分子比的间苯二甲酰氯先在极性有机溶剂中进行预缩聚，预聚合温度为-20℃～30℃，生成含有副产物为氯化氢的预聚物，IPC的用量为总用量的50％～80％，加料方式可以是粉末或熔融状态；

b)预聚物与剩余IPC加入到作为主反应器的双螺杆挤出机中，在螺杆内建立0.2-5.0MPa的压力，进而通过释放压力，挤出含有氯化氢的芳纶1313；

c)将上一步骤中生成的氯化氢以氢氧化钙中和后，芳纶1313纺丝原液可直接用于纺丝；

(2)湿法纺制纤维

d)纺丝原液在混合罐中混批后，通过双螺杆挤出机在一种含水的凝固溶液中凝固为丝束；

e)将上一步骤的丝束经过沸水拉伸和水洗，以除去丝束上的盐和溶剂；

f)水洗后的丝束经过干燥、干热拉伸和热定型后，进行卷曲、切断成所要求的纤维长度，得到成品纤维。

所述步骤a)中极性有机溶剂是酰胺类溶剂即二甲基乙酰胺(DMAC)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)。

所述步骤b)中双螺杆挤出机的长径比为1∶10～1∶70，优选1∶40～1∶60，控制双螺杆主反应器的温度在0℃～70℃，优选10℃～50℃之间，聚合步骤反应物在双螺杆挤出机中停留的时间为5～35分钟，停留温度为0℃～70℃，优选0℃～20℃。

所述步骤b)中MPD在聚合体系中的摩尔浓度为0.6～1.2mol/l，优选0.8～1.0mol/l。