一种半芳香聚酰胺高强纤维的制备方法

本申请涉及一种半芳香聚酰胺高强纤维的制备方法，属于聚酰胺制备。

背景技术：

1、聚酰胺树脂可以由己内酰胺分子经开环自缩聚，或者由二元胺和二元酸缩聚制得。由于聚酰胺大分子链之间可形成氢键，氢键作用使得分子链排列更加规整，结晶度较高，具有优异的耐磨损性、耐化学腐蚀性、高耐热性以及良好的力学性能。因此聚酰胺工业丝应用广泛，涉及轮胎帘子线、传送带、绳索等领域。但是在军事、国防等极端条件下聚酰胺纤维10 cn/dtex以下强度难以胜任，因此只能寻求芳纶、聚酰亚胺、高强高模聚乙烯等材料。然而此类高性能纤维均不能熔融加工，只能采取高污染、工艺复杂的溶液法纺丝获得。可以通过熔融纺丝实现加工成型的高性能材料聚苯硫醚、聚醚醚酮等价格昂贵，应用严重受限。因此开发低成本、可熔融加工、力学性能好的芳香族聚酰胺纤维成为当前需求。

2、芳香族聚酰胺通常具有更高的强度，例如聚对苯二甲酰对苯二胺、聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酸己二胺（pa6t）。聚对苯二甲酰对苯二胺、聚间苯二甲酰间苯二胺强度可达钢丝和玻璃纤维的2~3倍。但是这两种纤维生产时通常需要将原料溶解于浓硫酸等强酸，污染极大，无法熔融纺丝。pa6t通常用于塑料领域，一般用于注塑制造电器外壳、汽车零部件等。然而，纯pa6t树脂熔点高达370℃，高于其分解温度350℃，无法进行热塑性加工。

3、目前已有报道通过调整pa66盐与pa6t盐的比例共聚生成不同含量的pa6t-66聚合物，但其产物主要用于塑料领域，在纤维领域鲜有报道。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种半芳香聚酰胺高强纤维的制备方法，开发衍生自对苯二甲酸的重复单元摩尔含量可调、加工性能好的pa6t-66高强纤维。

2、具体地，本申请是通过以下方案实现的：

3、一种半芳香聚酰胺高强纤维的制备方法，步骤如下：

4、步骤一，通过共聚法或共混法获得衍生自对苯二甲酸的重复单元为5~50摩尔份的半芳香聚酰胺。

5、所述共聚法是指pa66盐、pa6t盐直接缩聚制得对苯二甲酸重复单元为5~50摩尔份的半芳香共聚酰胺。优选的，通过己二酸水溶液、己二胺水溶液间的反应获得pa66盐，通过对苯二甲酸水溶液、己二胺水溶液反应获得pa6t盐。所述pa66盐、pa6t盐的共聚比为1～2:0.1～1。所述聚合反应使用抗氧剂seed等，封端剂pta等，催化剂次亚磷酸钠等。在温度90~300℃压力-0.06~2.1 mpa下聚合得到聚合产物。

6、所述共混法是指使用高pa6t含量的pa6t-66共聚物（对苯二甲酸重复单元为40~50摩尔份）为芳香聚酰胺母粒，在纺丝过程中，直接与pa66进行螺杆共挤出，在熔融挤出的过程中发生熔体流变混合，获得混合型pa6t-66复合熔体。优选的，芳香聚酰胺母粒与pa66的添加摩尔比为1～3:1～4。混合型pa6t-66复合熔体中，芳香聚酰胺重复单元含量为10～30%。

7、步骤二，将获得的半芳香聚酰胺pa6t-66经单螺杆熔融挤出，进入纺丝箱体，经计量泵进入纺丝窗，在上油装置给油后进入甬道，由导丝辊导丝，热辊牵伸纺牵一步法（fdy）或低速纺再后牵伸法（udy-dt）得到高强度的半芳香聚酰胺纤维。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

9、1）本发明制备的高强度聚酰胺纤维强度可达10.5~15.5 cn/dtex，显著高于现有pa6、pa66纤维8~9.5 cn/dtex的水平。

10、2）本发明使用的共聚法、共混法可以大范围小幅度调整pa6t-66中pa6t组分的含量，平衡树脂熔点和强度使其易于熔体纺丝又能保持较高强度。

11、3）本发明克服了常规芳香族聚酰胺难以熔融加工、只能通过溶液法纺丝成形的加工短板，为大规模低成本绿色制备提供了可能。

12、4）目前半芳香聚酰胺材料仅应用于工程塑料领域，本发明方法成功使其应用范围拓展到化纤领域，将极大推动聚酰胺产业及纺织高强纤维领域的发展。

13、5）本发明制备的高强度聚酰胺纤维耐热性良好且价格低廉，与当前的聚苯硫醚、聚醚醚酮等高性能纤维相比具有显著的成本优势，有望大幅降低除尘布袋、安防材料等应用领域的原料成本。

14、上述方案采用衍生自对苯二甲酸的重复单元为5~50摩尔份的半芳香聚酰胺为原料，通过熔融纺丝，纺牵一步法（fdy）或低速纺再后牵伸法（udy-dt）制得一种具有良好的纺丝性，耐热性能好，拉伸断裂强度达10.5~15.5 cn/dtex的聚酰胺纤维。

技术特征：

1.一种半芳香聚酰胺高强纤维的制备方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种半芳香聚酰胺高强纤维的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述共聚法是pa66盐、pa6t盐与催化剂、去离子水、抗氧剂、封端剂进行混合后，直接缩聚制得对苯二甲酸重复单元为5~50摩尔份的半芳香共聚酰胺。

3.根据权利要求2所述的一种半芳香聚酰胺高强纤维的制备方法，其特征在于：所述pa66盐是由己二酸水溶液、己二胺水溶液反应获得，pa6t盐是由对苯二甲酸水溶液、己二胺水溶液反应获得。

4.根据权利要求2所述的一种半芳香聚酰胺高强纤维的制备方法，其特征在于：所述pa66盐、pa6t盐的共聚比为1～2:0.1～1。

5. 根据权利要求2所述的一种半芳香聚酰胺高强纤维的制备方法，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂seed，封端剂为封端剂pta，催化剂为次亚磷酸钠，在90~300℃、-0.06~2.1mpa条件下直接缩聚。

6.根据权利要求1所述的一种半芳香聚酰胺高强纤维的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述共混法是指使用对苯二甲酸重复单元为40~50摩尔份的pa6t-66共聚物为芳香聚酰胺母粒，在纺丝过程中，直接与pa66进行螺杆共挤出，在熔融挤出的过程中发生熔体流变混合，获得混合型pa6t-66复合熔体。

7.根据权利要求6所述的一种半芳香聚酰胺高强纤维的制备方法，其特征在于：芳香聚酰胺母粒与pa66的添加摩尔比为1～3:1～4。

8.根据权利要求6所述的一种半芳香聚酰胺高强纤维的制备方法，其特征在于：混合型pa6t-66复合熔体中，芳香聚酰胺重复单元含量为10～30%。

技术总结本申请提供一种半芳香聚酰胺高强纤维的制备方法，属于聚酰胺制备技术领域。通过共聚法或共混法获得衍生自对苯二甲酸的重复单元为5~50摩尔份的半芳香聚酰胺PA6T‑66；将获得的半芳香聚酰胺PA6T‑66经单螺杆熔融挤出，进入纺丝箱体，经计量泵进入纺丝窗，在上油装置给油后进入甬道，由导丝辊导丝，热辊牵伸纺牵一步法或低速纺再后牵伸法得到高强度的半芳香聚酰胺纤维。本发明以特定芳香组份含量的聚酰胺为原料，所制FDY或者UDY‑DT具有良好的纺丝性，耐热性能好，拉伸断裂强度达10.5~15.5 cN/dtex。技术研发人员：张须臻,杨锐,王秀华,邱朝魁,刘慧慧受保护的技术使用者：浙江理工大学技术研发日：技术公布日：2024/4/29