[发明专利]一种原液着色对位芳纶长丝的制备方法及其产品

说明书

技术领域

本发明涉及芳纶纤维及其制备方法领域，特别是涉及一种原液着色对位芳纶长丝的制备方法及其生产的产品。

背景技术

对位芳纶具有质轻、高强高模、耐高温和阻燃等特性，主要用于防弹衣、头盔、航空航天材料、轮胎骨架材料、增强材料等方面，但是由于对位芳纶结构规整、玻璃化转变温度高，染色较困难，限制了其在纺织和运动器材领域的应用。目前对位芳纶主要通过高温高压法、载体染色法、等离子体处理、超声波技术、接枝改性等技术进行染色，通过上述方法制备的对位芳纶存在力学性能指标降低、色牢度低等缺点。所以，为保证黑色对位芳纶纤维保持原有的高强、高模特性，必须寻找新的途径进行对位芳纶染色。

专利CN100543074C制备了包含PPTA和纳米管的复合材料，该专利使用单壁碳纳米管为原料，由于单壁碳纳米管价格昂贵，给产品商业化带来巨大负担。同时该专利中碳纳米管溶解于浓硫酸后需降温至浓硫酸凝固点，使混合物凝固，添加PPTA后，需加热至凝固点以上使混合物混合，该溶解过程使生产流程变得复杂，增加了生产成本。

专利CN1205365C首先进行对位芳纶纺丝，然后通过阳离子染料对纤维进行染色。该染色流程非连续进行，纺丝得到的纤维需用聚乙烯膜作为包装材料加以包装，以防止在染色工序前发生干燥。关于通过纺后染色工艺进行染色的有色纤维，需考察色牢度指标，但该专利中未对色牢度进行相关描述。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作简便、具有更好的物理机械性能的原液着色对位芳纶长丝的制备方法。

一种原液着色对位芳纶长丝的制备方法，包括如下步骤：

（1）将着色剂在聚合溶剂中研磨和乳化；

（2）加入对苯二胺和对苯二甲酰氯进行低温连续聚合反应，得到黑色对位芳纶聚合物；

（3）将所述黑色对位芳纶聚合物溶解于浓硫酸后进行干喷湿纺纺丝，经碱洗、水洗、烘干、热处理后得到原液着色对位芳纶长丝。

本发明所述的原液着色对位芳纶长丝的制备方法，其中所述着色剂为碳纳米管或炭黑，所述着色剂在研磨之前进行干燥处理，使其含水率低于1%。

本发明所述的原液着色对位芳纶长丝的制备方法，其中所述着色剂经研磨、乳化后最大直径≤5um。

本发明所述的原液着色对位芳纶长丝的制备方法，其中所述聚合溶剂为含有CaCl₂的N-甲基吡咯烷酮，其中，CaCl₂重量百分含量为4～6%，所述聚合溶剂含水量低于300ppm。

本发明所述的原液着色对位芳纶长丝的制备方法，其中所述低温连续聚合反应为：将对苯二胺添加至含有着色剂的聚合溶剂中，待对苯二胺充分溶解后将反应体系降至-5～0℃后，分两次加入所述对苯二甲酰氯，第一次添加对苯二甲酰氯总质量的30%进行预聚反应，反应时间为15～30mins，再将反应体系降至-5～0℃，再加入对苯二甲酰氯总质量的70%进行缩聚反应，反应时间为20～35mins；其中对苯二胺与对苯二甲酰氯总质量的摩尔比为1:1，所述对苯二胺与所述聚合溶剂的质量比为(0.04～0.10)：1。

本发明所述的原液着色对位芳纶长丝的制备方法，其中所述着色剂在黑色对位芳纶聚合物中的重量百分比为0.5～5%；所述黑色对位芳纶聚合物特性粘度为6-8分升/克。

本发明所述的原液着色对位芳纶长丝的制备方法，其中所述干喷湿纺是黑色对位芳纶聚合物溶解于100%浓硫酸后得到纺丝原液，所述纺丝原液经过脱泡、过滤后，经过5-15um的喷丝板挤出，穿过3-15mm的空气层后进入温度为3-6℃的水凝固浴中牵伸得到具有一定物理机械性能的纤维。

本发明所述的原液着色对位芳纶长丝的制备方法，其中所述纤维经碱洗、水洗、烘干、热处理后得到黑色对位芳纶长丝，线密度为200-1500D，强度≥18.0cN/dtex。

本发明所述的原液着色对位芳纶长丝的制备方法，其中所述研磨、乳化设备为球磨机、盘式分散机或高剪切乳化机。

根据上述任意一种所述的方法制备得到的产品。

本发明所述原液着色对位芳纶长丝的制备方法与现有技术不同之处在于：

1.本发明所述原液着色对位芳纶长丝的制备方法通过低温连续缩聚得到黑色聚合物，通过干喷湿纺纺丝工艺得到原液着色对位芳纶长丝，该长丝不但具有理想颜色，而且具有比未着色的纤维及经过染色后的纤维更好的物理机械性能；

2.本发明所述方法中，所选用的着色剂经研磨、乳化后可在自由分散于聚合溶剂中，且在聚合与纺丝水洗过程中无损失，均匀分散在聚合物与对位芳纶长丝中；