一种纤维及其制备方法与流程

本发明涉及纺织印染，尤其涉及一种纤维及其制备方法。

背景技术：

1、聚间苯二甲酰间苯二胺（间位芳纶），poly（m-phenylene isophthalamide），以下简称pmia，其制成纤维分解温度达到500℃，长期使用温度大于230℃，极限氧指数>29，出色的耐高温酸碱性，电绝缘性和良好的纺织加工性能，广泛应用于防护服、高温滤料、电器工业和复合材料领域，是国家经济发展中不能缺少的战略性重要材料。然而，间位芳纶纤维分子呈锯齿状排列，其中的酰胺基属于柔性连接点，在高温下本身会发生、振动、旋转和重排，导致芳纶纤维分子在温度变化时存在显著的热缩性，不利于芳纶纤维分子在高温尺寸稳定，进一步限制了芳纶纤维分子耐高温性提高。

2、同时，由于芳纶纤维分子结构规整、结晶度高、分子链上缺少活性官能团，导致染料或颜料分子难以渗透至其结构内部，聚合完成的芳纶纤维分子难以与染料或颜料分子结合，进而导致其自身及制备的织物难染色，使芳纶改性纤维在耐高温防护领域的应用成为“短板”。

3、除此之外，间位芳纶纤维还存在吸水性低（4-5%），穿着舒适性差的缺点。

4、因而，现有技术需要进一步改善间位芳纶高温尺寸稳定性、穿着舒适性和可染性。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种纤维及其制备方法，用以改善现有纤维的高温尺寸稳定性差、穿着舒适性差、可染性差等问题中至少一个。

2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

3、一种纤维制备方法，包括：

4、步骤1：选取二元酰肼单体 、第一单体与第二单体反应，制备包含酰肼酰氯化物链段与芳基酰胺链段的高分子中间体；

5、步骤2：将高分子中间体纺丝处理获得初生纤维；

6、步骤3：将初生纤维加热后处理得到含有噁二唑基团的纤维。

7、优选地，所述第一单体包含氨基，所述第二单体包含甲酰基；优选地，第一单体为芳香二胺单体，第二单体为二元酰氯单体。

8、优选地，所述第一单体为间苯二胺、对苯二胺、3，4-二胺基二苯醚中一种或多种；和/或，所述第二单体为间苯二甲酰氯或间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯的混合物。

9、优选地，所述二元酰肼单体为含两个伯酰肼的芳香化合物；优选地，二元酰肼单体为芳香族二酰肼；进一步优选地，二元酰肼单体为间苯二甲酰肼、对苯二甲酰肼中一种或多种。

10、优选地，第一单体、二元酰肼单体中取代基为间位结构的单体占第一单体、二元酰肼单体总摩尔量的80~100%，第一单体、二元酰肼单体中取代基为对位结构的单体占第一单体、二元酰肼单体总摩尔量的0~20%。

11、优选地，所述第一单体、二元酰肼单体中取代基为对位结构单体的摩尔占比≤10%。

12、优选地，所述第二单体中取代基间位结构单体摩尔比例不超过5%。

13、优选地，步骤1中两次或多次加入第二单体，包括以下步骤：

14、s101:将二元酰肼单体与第一单体溶解于极性有机溶剂中；

15、s102:向s101中混合体系多次加入第二单体，进行多次预聚合，在预聚合后加入缚酸剂，沉淀分离缚酸剂与预聚合副产物的反应产物，然后继续加入第二单体后聚合，得到含有酰肼酰氯化物链段与芳基酰胺链段的高分子中间体。

16、优选地，所述步骤101中极性有机溶剂为n-二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的任一种。

17、一种纤维，由上述的纤维制备方法制备，包括芳香结构和用于连接芳香结构的杂环结构。

18、优选地，纤维包括以下结构（ⅰ）：

19、（ⅰ）。

20、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

21、（1）本发明的纤维的热收缩率低，400℃下低于2%，远低于间位芳纶的热收缩率的4-7%，从而提高了防护织服在高温状态下的尺寸稳定性。

22、（2）本发明的纤维的吸湿性强，亲水性好，达到6-12%，高于间位芳纶的4-5%。当人穿着使用该纤维做成的织物时，提高了舒适性。

23、（3）本发明产品的耐热性，玻璃化转变温度大于280℃，因而长期使用温度可以达到250℃，高于间位芳纶的220℃。

24、（4）本发明产品的阻燃性高，极限氧指数达到30-32%，相对间位芳纶的28-29%进一步提高。

25、（5）本发明的产品相对间位芳纶没有降低纤维的相对强度和纤维的断裂伸长率，没有降低下游加工领域的加工性能，非常适合于纺纱等加工。

26、（6）本发明的产品相对间位芳纶可染性k/s值显著提高便于纺织后印染着色，k/s值可达1以上，优选1-8。

27、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

技术特征：

1.一种纤维制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的纤维制备方法，其特征在于，所述第一单体为间苯二胺、对苯二胺、3，4-二胺基二苯醚中一种或多种；和/或，所述第二单体为间苯二甲酰氯或间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯的混合物。

3.根据权利要求1所述的纤维制备方法，其特征在于，所述二元酰肼单体为含两个伯酰肼的芳香化合物。

4.根据权利要求3所述的纤维制备方法，其特征在于，所述二元酰肼单体为芳香族二酰肼。

5.根据权利要求1所述的纤维制备方法，其特征在于，第一单体、二元酰肼单体中取代基为间位结构的单体占第一单体、二元酰肼单体总摩尔量的80~100%，第一单体、二元酰肼单体中取代基为对位结构的单体占第一单体、二元酰肼单体总摩尔量的0~20%。

6.根据权利要求1所述的纤维制备方法，其特征在于，所述第一单体、二元酰肼单体中取代基为对位结构单体的摩尔占比≤10%。

7.根据权利要求1所述的纤维制备方法，其特征在于，所述第二单体中取代基间位结构单体摩尔比例不超过5%。

8.根据权利要求1所述的纤维制备方法，其特征在于，步骤1中两次或多次加入第二单体，包括以下步骤：

9.一种纤维，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的纤维制备方法制备，包括芳香结构和用于连接芳香结构的杂环结构。

10.权利要求9所述的纤维，其特征在于，包括以下结构（ⅰ）：

技术总结本发明涉及一种纤维及其制备方法，属于纺织印染技术领域，制备方法，包括：选取二元酰肼单体、第一单体与第二单体反应，制备包含酰肼酰氯化物链段与芳基酰胺链段的高分子中间体；将高分子中间体纺丝处理获得初生纤维；将初生纤维加热后处理得到含有噁二唑基团的纤维。本发明的纤维相对现有芳纶纤维的高温尺寸稳定性差、穿着舒适性差、可染性差等问题，有了很大的改善，在高温状态下的尺寸可以保持稳定。技术研发人员：刘庆备,梅李超,张林,王玉萍,高欢,赵润,朱啸寒,王宏印,张义祥受保护的技术使用者：江苏新视界先进功能纤维创新中心有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/8