CN103225119B - 一种高度扁平纤维的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高度扁平纤维的制备方法，采用干喷湿法纺丝工艺，纺丝溶液经椭圆形或一字形喷丝孔挤出后进入第一凝固浴，喷丝头拉伸比为2～10倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为25～50wt%；然后在第二凝固浴中凝固拉伸，所述的凝固拉伸是指在继续凝固过程中进行拉伸；再经过水洗，并进行干燥拉伸，制备得到高度扁平纤维。本发明制得高度扁平纤维具有优异的性能，如在光泽、弹性、抗起球性、蓬松性以及手感等方面都具有特色，高度扁平纤维良好的刚性在用作过滤材料时，可以形成一般圆形截面纤维无法达到的气流通道尺寸和形式，在特殊要求应用领域也具有很大的发展空间。

Description

一种高度扁平纤维的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高度扁平纤维的制备方法。

背景技术

日本专利JP08-260234“偏平アクリル系繊維”公开了一种具有良好弹性、nerves和蓬松的扁平腈纶纤维。扁平度：5～25，纤度：0.5～40denier。

日本专利JP02-169712“Production of dry spun flat acrylic fiber（干法制备扁平腈纶纤维的方法）”涉及一种具有天然动物毛发光泽、手感的纤维，截面为特别扁平。纺纱溶液通过具有多个矩形孔的喷丝板进行干法纺纱，喷丝板长边与短边的比为4∶1，长边直线距离上3个或者更多孔的间距为1～0.3mm。

德国Bayer申请的德国发明DE3040970“Processes for the production of dry-spunpolyacrylonitrile profiled fibres and filaments（干法制备聚丙烯腈异形纤维的方法）”，该发明公开了一种干法制备丙烯腈异形纤维的方法，异形孔喷丝板的面积≤0.2mm²，侧宽≤0.17mm。

日本专利JP02-169711“Flat dry spun acrylic fiber and production thereof（扁平干法纺织腈纶纤维及其生产方法）”与JP02-169712的不同在于：喷丝板特别扁平，喷丝板长与宽的比为≥15∶1，纤维的十字交叉主轴和次轴比例为：≥4.5∶1。

日本专利“割繊性アクリル繊維及びそれを用いた不織布”涉及一种用扁平腈纶纤维制造具有良好区划（dividing）无纺布及其制备方法。选用扁平腈纶纤维：长度10～150mm；扁平度：5～15；纤度1～7dtex；

日本专利JP02-169712“Production of dry spun flat acrylic fiber（干法制备扁平腈纶纤维的方法）”，该发明涉及一种具有天然动物毛发光泽、手感的纤维，截面为扁平，适用于通过干法纺织丙烯腈从而制作衣服。纺丝溶液通过具有多个矩形孔的喷丝板进行干法纺丝，喷丝板长边与短边的比为4∶1。

中国专利CN102677208A公开了一种片状扁平粘胶纤维及其制备方法，该发明通过在纺丝液中加入碳酸盐制备混合纺丝黏胶，在相对缓和的成形条件下纺丝成形，碳酸盐在凝固浴中与酸反应生成二氧化碳，二氧化碳气泡的存在使得初生纤维非常疏松，然后经较大的喷丝头与导丝件之间的牵伸，蓬松的初生丝条被拉伸成片状的扁平形状。

涉及其他聚合物纤维制备方法的专利，如专利中国专利CN102358958A公布了一种聚芳砜酰胺纤维的制备方法；中国专利CN102251302A公布了一种制备纤维素纤维的方法；中国专利CN102534839A公开了一种制备间位芳纶纤维的方法；中国专利CN102154725A公开了一种超高阻燃腈氯纶纤维及其生产方法；中国专利CN1508303本发明公开了一种动物蛋白质纤维及其制备方法；中国专利CN101748499A公开了一种甲壳素纤维以及一种以离子液体为溶剂制备甲壳素纤维的方法。

现有的技术中存在一系列问题：

上述的纤维的纺丝方法都是通过异形喷丝孔（如一字型或椭圆形喷丝孔）的改进，来制备更大扁平度的高度扁平纤维，而异形喷丝板的制作要耗费大量的人力物力，不符合节能减排的环保要求。

可见现有聚合物纺丝工艺技术中，均没有针对纺丝溶液挤出喷丝孔后在凝固浴中凝固程度和对出凝固浴丝条的牵伸速度同时进行控制，不能达到纤维扁平度随纺丝工艺调整达到可控的技术，纺丝溶液丝条在凝固浴中的凝固程度影响了纤维的塑性，可利用纤维的塑形调整工艺得到高度扁平纤维。

众所周知，高度扁平腈纶类似于动物毛发，在光泽、弹性、抗起球性、蓬松性以及手感等方面都具有特色，能起到仿真兽皮的独特效果。而高度扁平形状纤维又具有良好的刚性，并且在用作过滤材料时，可以形成一般圆形截面纤维无法达到的气流通道尺寸和形式，故高度扁平形状纤维可应用在特殊要求的领域，如高温过滤材料方面，高度扁平的芳砜酰胺共聚物纤维也具有很大的发展空间，而如何采用低能耗和更加环保的方式得到聚合物扁平纤维称为科学研究关注的方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种高度扁平纤维的制备方法，旨在通过控制挤出溶液在凝固浴中的凝固程度和出凝固浴丝条的牵伸速度来制备高度扁平纤维，并达到纤维截面形状可控的目的，进而通过工艺而不是依靠异形喷丝板的改进得到高度扁平纤维。

本发明的一种高度扁平纤维的制备方法，采用干喷湿法纺丝工艺，聚合物溶液经椭圆形或一字形喷丝孔挤出后进入第一凝固浴，通过调节凝固浴的浓度、温度和挤出溶液在凝固浴中的停留时间，保证在凝固浴中进行不完全凝固，出凝固浴丝条中溶剂含量为25～50wt%，使其具有塑性，并且喷丝头拉伸比为2～10倍，纤维出凝固浴后，辊轮的高倍牵引下，在垂直牵引方向上受到来自于辊轮的正压力，使得纤维截面扁平度增大，然后第二凝固浴中凝固拉伸，减少纤维中的溶剂含量并对纤维进行牵伸降低纤维细度，提高纤维取向，之后经过水洗，并进行干燥拉伸制备得到的扁平截面的纤维，而对于某种聚合物纤维，还要进行高温热拉伸，才能得到高度扁平纤维。截面形状为扁平形，并可调节喷丝头拉伸比来实现纤维截面形状的控制。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种高度扁平纤维的制备方法，所述的聚合物溶液的浓度为5～30wt%；所述的第一和第二凝固浴组成为与聚合物溶液一致的溶剂和余量水；所述的第一凝固浴温度为0～30℃，所述的第一凝固浴浓度为40～70wt%，在所述凝固浴的条件下，使得聚合物溶液在凝固浴中进行不完全凝固，且出凝固浴丝条的溶剂含量达到25～50wt%的要求，使得其具有足够的形变塑性。

如上所述的一种高度扁平纤维的制备方法，所述的挤出溶液在凝固浴中的凝固时间为20～80s，与上述凝固浴的条件相呼应，为了使得聚合物溶液在凝固浴中进行不完全凝固，且出凝固浴丝条的溶剂含量达到25～50wt%的要求，使得其具有足够的形变塑性。

如上所述的一种高度扁平纤维的制备方法，所述的第二凝固浴温度为40～70℃，所述的第二凝固浴浓度为20～40wt%，作用是减少纤维中的溶剂含量并对纤维进行牵伸降低纤维细度，提高纤维取向。

如上所述的一种高度扁平纤维的制备方法，所述的聚合物为聚丙烯腈、芳砜酰胺均聚物或共聚物、聚间苯二甲酰间苯二胺、纤维素、蛋白质或甲壳素中的一种或几种的组合；所述聚丙烯腈为聚丙烯腈均聚物和含有第一单体、第二单体及第三单体的丙烯腈共聚物，其中，第一单体为丙烯腈，第二单体取自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯腈、醋酸乙烯酯或丙烯酰胺中的一种，第三单体取自衣康酸、丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、甲基丙烯苯磺酸钠、乙烯基吡啶或2-甲基-5-乙烯吡啶中的一种；所述芳砜酰胺共聚物为由结构式（1）～（4）中的一种结构单元组成的均聚物或者由结构式（1）～（4）中的任意两种或以上结构单元组成的无规共聚物；当所述的聚合物为芳砜酰胺均聚物或共聚物（或聚间苯二甲酰间苯二胺）时，在所述干燥拉伸后还需要进行高温热拉伸。

结构式（1）

结构式（2）

结构式（3）

结构式（4）

如上所述的一种高度扁平纤维的制备方法，所述的聚合物的溶剂为以下的一种或几种：二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、4-甲基吗啉-N-氧化物、1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐、1-丁基-3-甲基-咪唑溴化盐或1-烯丙基-3-甲基-咪唑氯化盐。

如上所述的一种高度扁平纤维的制备方法，所述聚合物溶液的溶剂中还含有无机盐，所述的无机盐为氯化钙或氯化锂，含量为小于等于6wt%。

如上所述的一种高度扁平纤维的制备方法，所述椭圆形喷丝孔的长轴为0.1～0.8mm，长短轴比为2～8；所述的一字形喷丝孔长度为0.1～0.8mm，长宽比为2～8。

如上所述的一种高度扁平纤维的制备方法，所述的干燥拉伸温度80～160℃，拉伸比为1.01～1.5倍。

如上所述的一种高度扁平纤维的制备方法，所述的高温热拉伸，温度为300～400℃，拉伸比为1.03～3倍。

如上所述的一种高度扁平纤维的制备方法，所述高度扁平纤维扁平度为10～35，高度扁平纤维的纤度为1～10dtex。

如上所述的一种高度扁平纤维的制备方法，所述高度扁平纤维的扁平度随喷丝头牵伸比的增大而提高，这是由于增大喷丝头牵伸比会增加在垂直牵引方向上来自于辊轮的正压力，使得纤维产生更大的形变；同时出凝固浴丝条的溶剂含量的提高也会影响纤维的塑性，使出凝固浴纤维在相同喷丝头牵伸比下具有更大的形变能力。

有益效果：

1）喷丝孔挤出溶液进入凝固浴中，保证喷头正牵伸，可以实现凝固浴中的正牵伸和纤维的高速溶液纺丝。

2）高度扁平纤维通过控制挤出溶液在凝固浴中的不完全凝固和控制喷丝头高牵伸比来实现，而不是增大异形喷丝孔的长短轴比或长宽比，省去了异形喷丝板的特殊制作功耗，节能减排，环保。

3）本发明的方法可以制备现有技术所难以得到的高扁平度的扁平聚合物纤维。

4）本发明通过设定纺丝工艺参数，如对出凝固浴丝条的牵伸速率，实现了纤维截面形状可控。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

高度扁平聚丙烯腈纤维的制备方法：

聚丙烯腈均聚物，粘均分子量为4.4×10⁴。

聚合物溶液组成为：聚丙烯腈均聚物25wt%，二甲基乙酰胺75wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为110Pa·s。聚合物溶液经长轴为0.7mm、长短轴比为5的椭圆形喷丝孔挤出后进入温度为20℃，浓度为40wt%二甲基乙酰胺和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为20s，喷丝头拉伸比为2倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为40wt%；然后在温度为50℃，浓度为25wt%二甲基乙酰胺和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸2倍；再经过100℃沸水牵伸，并在100℃下进行1.01倍干燥拉伸制备得到高度扁平聚丙烯腈纤维。

产品性能指标：

断裂强度：3.1cN/dtex；

断裂伸长率：20.3%；

纤度：10dtex；

扁平度：10。

实施例2

高度扁平聚丙烯腈纤维的制备方法：

丙烯腈共聚物：第一单体为聚丙烯腈，含量为85wt%；第二单体为丙烯酸甲酯，含量为7wt%；第三单体为衣康酸，含量为8wt%。粘均分子量为6.5×10⁴。

聚合物溶液组成为：丙烯腈共聚物30wt%，二甲基甲酰胺70wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为320Pa·s。聚合物溶液经长为0.8mm、长宽比为2的一字形喷丝孔挤出后进入温度为20℃，浓度为40wt%二甲基甲酰胺和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为80s，喷丝头拉伸比为6倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为25wt%；然后在温度为70℃，浓度为20wt%二甲基甲酰胺和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸2.6倍；再经过100℃沸水牵伸，并在80℃下进行1.11倍干燥拉伸制备得到高度扁平聚丙烯腈纤维。

产品性能指标：

断裂强度：5.3cN/dtex；

断裂伸长率：16.5%；

纤度：8dtex；

扁平度：26。

实施例3

高度扁平聚丙烯腈纤维的制备方法：

丙烯腈共聚物：第一单体为聚丙烯腈，含量为88wt%；第二单体为甲基丙烯酸甲酯，含量为7wt%；第三单体为丙烯磺酸钠，含量为5wt%。粘均分子量为2.5×10⁵。

聚合物溶液组成为：丙烯腈共聚物5wt%，二甲基亚砜95wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为270Pa·s。聚合物溶液经长轴为0.2mm、长短轴比为8的椭圆形喷丝孔挤出后进入温度为0℃，浓度为50wt%二甲基亚砜和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为50s，喷丝头拉伸比为10倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为28wt%；然后在温度为70℃，浓度为20wt%二甲基亚砜和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸3.5倍；再经过100℃沸水牵伸，并在95℃下进行1.10倍干燥拉伸制备得到高度扁平聚丙烯腈纤维。

产品性能指标：

断裂强度：6.5cN/dtex；

断裂伸长率：20.5%；

纤度：1.6dtex；

扁平度：35。

实施例4

高度扁平聚丙烯腈纤维的制备方法：

丙烯腈共聚物：第一单体为聚丙烯腈，含量为90wt%；第二单体为甲基丙烯腈，含量为6wt%；第三单体为甲基丙烯磺酸钠，含量为4wt%。粘均分子量为5.2×10⁴。

聚合物溶液组成为：丙烯腈共聚物21wt%，二甲基亚砜79wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为190Pa·s。聚合物溶液经长为0.4mm、长宽比为5的一字形喷丝孔挤出后进入温度为30℃，浓度为70wt%二甲基亚砜和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为35s，喷丝头拉伸比为4倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为50wt%；然后在温度为40℃，浓度为40wt%二甲基亚砜和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸4.0倍；再经过100℃沸水牵伸，并在95℃下进行1.21倍干燥拉伸制备得到高度扁平聚丙烯腈纤维。

产品性能指标：

断裂强度：5.8cN/dtex；

断裂伸长率：18.4%；

纤度：4.4dtex；

扁平度：21。

实施例5

高度扁平聚丙烯腈纤维的制备方法：

丙烯腈共聚物：第一单体为聚丙烯腈，含量为87wt%；第二单体为醋酸乙烯酯，含量为6wt%；第三单体为甲基丙烯磺酸钠，含量为7wt%。粘均分子量为7.6×10⁴。

聚合物溶液组成为：丙烯腈共聚物15wt%，二甲基亚砜85wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为196Pa．s。聚合物溶液经长轴为0.35mm、长短轴比为4的椭圆形喷丝孔挤出后进入温度为30℃，浓度为50wt%二甲基亚砜和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为40s，喷丝头拉伸比为5倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为50wt%；然后在温度为50℃，浓度为30wt%二甲基亚砜和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸5.0倍；再经过100℃沸水牵伸，并在85℃下进行1.2倍干燥拉伸制备得到高度扁平聚丙烯腈纤维。

产品性能指标：

断裂强度：3.1cN/dtex；

断裂伸长率：21.6%；

纤度：3.3dtex；

扁平度：28.1。

实施例6

高度扁平聚丙烯腈纤维的制备方法：

丙烯腈共聚物：第一单体为聚丙烯腈，含量为87wt%；第二单体为醋酸乙烯酯，含量为6wt%；第三单体为甲基丙烯苯磺酸钠，含量为7wt%。粘均分子量为8.2×10⁴。

聚合物溶液组成为：丙烯腈共聚物15wt%，二甲基亚砜85wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为201Pa·s。聚合物溶液经长为0.15mm、长宽比为8的一字形喷丝孔挤出后进入温度为30℃，浓度为50wt%二甲基亚砜和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为40s，喷丝头拉伸比为7倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为50wt%；然后在温度为50℃，浓度为30wt%二甲基亚砜和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸2.5倍；再经过100℃沸水牵伸，并在85℃下进行1.2倍干燥拉伸制备得到高度扁平聚丙烯腈纤维。

产品性能指标：

断裂强度：4.1cN/dtex；

断裂伸长率：15.6%；

纤度：2.6dtex；

扁平度：32。

实施例7

高度扁平聚丙烯腈纤维的制备方法：

丙烯腈共聚物：第一单体为聚丙烯腈，含量为87wt%；第二单体为丙烯酰胺，含量为6wt%；第三单体为乙烯基吡啶，含量为7wt%。粘均分子量为1.5×10⁵。

聚合物溶液组成为：丙烯腈共聚物16wt%，二甲基亚砜84wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为250Pa·s。聚合物溶液经长轴为0.25mm、长短轴比为2的椭圆形喷丝孔挤出后进入温度为30℃，浓度为50wt%二甲基亚砜和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为40s，喷丝头拉伸比为8倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为30wt%；然后在温度为50℃，浓度为30wt%二甲基亚砜和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸3.2倍；再经过100℃沸水牵伸，并在85℃下进行1.21倍干燥拉伸制备得到高度扁平聚丙烯腈纤维。

产品性能指标：

断裂强度：5.9cN/dtex；

断裂伸长率：13.4%；

纤度：2.5dtex；

扁平度：20。

实施例8

高度扁平聚丙烯腈纤维的制备方法：

丙烯腈共聚物：第一单体为聚丙烯腈，含量为87wt%；第二单体为丙烯酸甲酯，含量为6wt%；第三单体为2-甲基-5-乙烯吡啶，含量为7wt%。粘均分子量为5.6×10⁴。

聚合物溶液组成为：丙烯腈共聚物18wt%，二甲基乙酰胺82wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为175Pa·s。聚合物溶液经长为0.45mm、长宽比为3的一字形喷丝孔挤出后进入温度为25℃，浓度为45wt%二甲基乙酰胺和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为50s，喷丝头拉伸比为6倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为30wt%；然后在温度为65℃，浓度为30wt%二甲基乙酰胺和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸4.2倍；再经过100℃沸水牵伸，并在85℃下进行1.21倍干燥拉伸制备得到高度扁平聚丙烯腈纤维。

产品性能指标：

断裂强度：4.4cN/dtex；

断裂伸长率：15.6%；

纤度：2.7dtex；

扁平度：27.3。

实施例9

高度扁平聚丙烯腈纤维的制备方法：

丙烯腈共聚物：第一单体为聚丙烯腈，含量为87wt%；第二单体为丙烯酸甲酯，含量为6wt%；第三单体为衣康酸，含量为7wt%。粘均分子量为4.5×10⁴。

聚合物溶液组成为：丙烯腈共聚物22wt%，二甲基乙酰胺78wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为154Pa·s。聚合物溶液经长轴为0.65mm、长短轴比为7的椭圆形喷丝孔挤出后进入温度为15℃，浓度为55wt%二甲基乙酰胺和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为40s，喷丝头拉伸比为4倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为28wt%；然后在温度为65℃，浓度为30wt%二甲基乙酰胺和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸4.4倍；再经过100℃沸水牵伸，并在85℃下进行1.01倍干燥拉伸制备得到高度扁平聚丙烯腈纤维。

产品性能指标：

断裂强度：5.0cN/dtex；

断裂伸长率：14.8%；

纤度：6.1dtex；

扁平度：33。

实施例10

高度扁平芳砜酰胺共聚物纤维的制备方法：

芳砜酰胺共聚物：由以下两种结构单元组成的共聚物，其中结构（1）和结构（2）的含量比为3:1。聚合物特性粘度2.24dL/g。

结构式（1）

结构式（2）

聚合物溶液组成为：芳砜酰胺共聚物16wt%，二甲基乙酰胺84wt%、氯化钙6wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为184Pa·s。聚合物溶液经长为0.15mm、长宽比为2的一字形喷丝孔挤出后进入温度为30℃，浓度为65wt%二甲基乙酰胺、2wt%氯化钙和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为30s，喷丝头拉伸比为2倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为30wt%；然后在温度为70℃，浓度为30wt%二甲基乙酰胺和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸3.5倍；再经过100℃沸水牵伸，并在160℃下进行1.01倍干燥拉伸，在360℃下进行3倍高温热牵伸，制备得到高度扁平芳砜酰胺共聚物纤维。

产品性能指标：

断裂强度：4.7cN/dtex；

断裂伸长率：26.6%；

纤度：2.4dtex；

扁平度：20。

实施例11

高度扁平芳砜酰胺均聚物纤维的制备方法：

芳砜酰胺共聚物：由以下结构单元组成的均聚物。聚合物特性粘度3.1dL/g。

结构式：

聚合物溶液组成为：芳砜酰胺共聚物18wt%，二甲基甲酰胺82wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为390Pa·s。聚合物溶液经长轴为0.1mm、长短轴比为8的椭圆形喷丝孔挤出后进入温度为0℃，浓度为50wt%二甲基甲酰胺和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为40s，喷丝头拉伸比为10倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为30wt%；然后在温度为70℃，浓度为30wt%二甲基甲酰胺和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸3.8倍；再经过100℃沸水牵伸，并在140℃下进行1.5倍干燥拉伸，在400℃下进行1.03倍高温热牵伸，制备得到高度扁平芳砜酰胺共聚物纤维。

产品性能指标：

断裂强度：5.1cN/dtex；

断裂伸长率：18.6%；

纤度：1.8dtex；

扁平度：31。

实施例12

高度扁平芳砜酰胺共聚物纤维的制备方法：

芳砜酰胺共聚物：由以下三种结构单元组成的共聚物，其中结构（1）、结构（2）和结构（3）的比例为1:1:1。聚合物特性粘度1.0dL/g。

结构式（1）

结构式（2）

结构式（3）

聚合物溶液组成为：芳砜酰胺共聚物20wt%，二甲基亚砜75wt%，氯化锂5wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为100Pa·s。聚合物溶液经长为0.3mm、长宽比为2的一字形喷丝孔挤出后进入温度为5℃，浓度为56wt%二甲基亚砜、3wt%氯化锂和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为40s，喷丝头拉伸比为7倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为29wt%；然后在温度为60℃，浓度为30wt%二甲基亚砜和1wt%氯化锂余量水的第二凝固浴中凝固拉伸3.0倍；再经过100℃沸水牵伸，并在140℃下进行1.2倍干燥拉伸，在350℃下进行2.6倍高温热牵伸，制备得到高度扁平芳砜酰胺共聚物纤维。

产品性能指标：

断裂强度：4.9cN/dtex；

断裂伸长率：16.3%；

纤度：3.1dtex；

扁平度：20。

实施例13

高度扁平芳砜酰胺共聚物纤维的制备方法：

芳砜酰胺共聚物：由以下三种结构单元组成的共聚物，其中结构（1）、结构（2）、结构（3）和结构（4）的比例为1:2:5:3。聚合物特性粘度1.8dL/g。

结构式（1）

结构式（2）

结构式（3）

结构式（4）

聚合物溶液组成为：芳砜酰胺共聚物12wt%，1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐88wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为345Pa·s。聚合物溶液经长轴为0.4mm、长短轴比为3的椭圆形喷丝孔挤出后进入温度为5℃，浓度为56wt%1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为40s，喷丝头拉伸比为7倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为31wt%；然后在温度为60℃，浓度为30wt%1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸3.0倍；再经过100℃沸水牵伸，并在140℃下进行1.2倍干燥拉伸，在300℃下进行2.7倍高温热牵伸，制备得到高度扁平芳砜酰胺共聚物纤维。

产品性能指标：

断裂强度：4.1cN/dtex；

断裂伸长率：16.2%；

纤度：3.5dtex；

扁平度：28。

实施例14

高度扁平聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的制备方法：

聚间苯二甲酰间苯二胺的特性粘度为1.0dL/g。

聚合物溶液组成为：聚间苯二甲酰间苯二胺12wt%，二甲基乙酰胺88wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为90Pa·s。聚合物溶液经长为0.3mm、长宽比为4的一字形喷丝孔挤出后进入温度为5℃，浓度为50wt%二甲基乙酰胺和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为40s，喷丝头拉伸比为3倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为29wt%；然后在温度为60℃，浓度为30wt%二甲乙酰胺和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸3.4倍；再经过100℃沸水牵伸，并在140℃下进行1.2倍干燥拉伸，在350℃下进行2.6倍高温热牵伸，制备得到高度扁平聚间苯二甲酰间苯二胺纤维。

产品性能指标：

断裂强度：4.7cN/dtex；

断裂伸长率：14.2%；

纤度：4.1dtex；

扁平度：24。

实施例15

高度扁平聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的制备方法：

聚间苯二甲酰间苯二胺的特性粘度为4.8dL/g。

聚合物溶液组成为：聚间苯二甲酰间苯二胺30wt%，二甲基亚砜74wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为310Pa·s。聚合物溶液经长轴为0.2mm、长短轴比为6的椭圆形喷丝孔挤出后进入温度为5℃，浓度为45wt%二甲基亚砜和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为50s，喷丝头拉伸比为9倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为31wt%；然后在温度为60℃，浓度为30wt%二甲基亚砜和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸2.8倍；再经过100℃沸水牵伸，并在140℃下进行1.2倍干燥拉伸，在350℃下进行2.6倍高温热牵伸，制备得到高度扁平聚间苯二甲酰间苯二胺纤维。

产品性能指标：

断裂强度：4.1cN/dtex；

断裂伸长率：10.6%；

纤度：2.4dtex；

扁平度：26。

实施例16

高度扁平纤维素纤维的制备方法：

纤维素聚合度为505。

聚合物溶液组成为：纤维素8wt%，4-甲基吗啉-N-氧化物92wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为150Pa·s。聚合物溶液经长为0.1mm、长宽比为3的一字形喷丝孔挤出后进入温度为5℃，浓度为50wt%4-甲基吗啉-N-氧化物和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为50s，喷丝头拉伸比为4倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为31wt%；然后在温度为60℃，浓度为30wt%4-甲基吗啉-N-氧化物和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸2.4倍；再经过100℃沸水牵伸，并在95℃下进行1.2倍干燥拉伸，制备得到高度扁平纤维素纤维。

产品性能指标：

断裂强度：2.4cN/dtex；

断裂伸长率：11.1%；

纤度：1.0dtex；

扁平度：27。

实施例17

高度扁平纤维素纤维的制备方法：

纤维素聚合度为1100。

聚合物溶液组成为：纤维素30wt%，1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐74wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为410Pa·s。聚合物溶液经长轴为0.2mm、长短轴比为5的椭圆形喷丝孔挤出后进入温度为20℃，浓度为52wt%1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为40s，喷丝头拉伸比为9倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为31wt%；然后在温度为60℃，浓度为30wt%1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸2.9倍；再经过100℃沸水牵伸，并在90℃下进行1.2倍干燥拉伸，制备得到高度扁平纤维素纤维。

产品性能指标：

断裂强度：3.5cN/dtex；

断裂伸长率：12.8%；

纤度：2.1dtex；

扁平度：26。

实施例18

高度扁平纤维素/蛋白质混合纤维的制备方法：

纤维素聚合度为760,、蛋白质分子量为5.1×10⁵。

聚合物溶液组成为：蛋白质4wt%，纤维素13wt%，1-丁基-3-甲基-咪唑溴化盐83wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为140Pa·s。聚合物溶液经长轴为0.8mm、长短轴比为5的椭圆形喷丝孔挤出后进入温度为25℃，浓度为42wt%1-丁基-3-甲基-咪唑溴化盐和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为50s，喷丝头拉伸比为2倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为40wt%；然后在温度为60℃，浓度为33wt%1-丁基-3-甲基-咪唑溴化盐和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸3.4倍；再经过100℃沸水牵伸，并在80℃下进行1.1倍干燥拉伸，制备得到高度扁平蛋白质纤维。

产品性能指标：

断裂强度：3.9cN/dtex；

断裂伸长率：15.5%；

纤度：10.0dtex；

扁平度：24。

实施例19

高度扁平聚丙烯腈/蛋白质混合纤维的制备方法：

丙烯腈均聚物分子量为8.2×10⁴，蛋白质分子量为1.2×10⁵。

聚合物溶液组成为：蛋白质4wt%，聚丙烯腈20wt%，1-烯丙基-3-甲基-咪唑氯化盐76wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为400Pa·s。聚合物溶液经长为0.4mm、长宽比为2的一字形喷丝孔挤出后进入温度为11℃，浓度为53wt%1-烯丙基-3-甲基-咪唑氯化盐和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为70s，喷丝头拉伸比为10倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为31wt%；然后在温度为70℃，浓度为30wt%1-烯丙基-3-甲基-咪唑氯化盐和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸4.5倍；再经过100℃沸水牵伸，并在90℃下进行1.2倍干燥拉伸，制备得到高度扁平蛋白质纤维。

产品性能指标：

断裂强度：4.1cN/dtex；

断裂伸长率：18.6%；

纤度：4.1dtex；

扁平度：25。

实施例20

高度扁平聚丙烯腈/甲壳素混合纤维的制备方法：

丙烯腈共聚物：第一单体为聚丙烯腈，含量为87wt%；第二单体为丙烯酸甲酯，含量为6wt%；第三单体为衣康酸，含量为7wt%。粘均分子量为4.5×10⁴；甲壳素分子量5.6×10⁴。

聚合物溶液组成为：丙烯腈共聚物16wt%，甲壳素3wt%，1-丁基-3-甲基-咪唑溴化盐81wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为207Pa·s。聚合物溶液经长轴为0.4mm、长短轴比为2的椭圆形喷丝孔挤出后进入温度为11℃，浓度为53wt%1-丁基-3-甲基-咪唑溴化盐和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为70s，喷丝头拉伸比为7倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为31wt%；然后在温度为70℃，浓度为30wt%1-丁基-3-甲基-咪唑溴化盐和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸4.0倍；再经过100℃沸水牵伸，并在90℃下进行1.2倍干燥拉伸，制备得到高度扁平甲壳素纤维。

产品性能指标：

断裂强度：4.2cN/dtex；

断裂伸长率：14.5%；

纤度：4.9dtex；

扁平度：10。

实施例21

高度扁平芳砜酰胺共聚物/甲壳素混合纤维的制备方法：

芳砜酰胺共聚物：由以下两种结构组成的共聚物，其中结构（1）与结构（2）的比例1:9。聚合物特性粘度2.34dL/g，甲壳素分子量为6.7×10⁴。

结构式（1）

结构式（2）

聚合物溶液组成为：甲壳素18wt%，1-丁基-3-甲基-咪唑溴化盐82wt%；纺丝溶液40℃下表观粘度为400Pa·s。聚合物溶液经长为0.1mm、长宽比为5的一字形喷丝孔挤出后进入温度为30℃，浓度为41wt%1-丁基-3-甲基-咪唑溴化盐和余量水的第一凝固浴，在凝固浴中停留时间为70s，喷丝头拉伸比为9倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为26wt%；然后在温度为68℃，浓度为30wt%1-丁基-3-甲基-咪唑溴化盐和余量水的第二凝固浴中凝固拉伸2.5倍；再经过100℃沸水牵伸，并在90℃下进行1.2倍干燥拉伸，制备得到高度扁平甲壳素纤维。

产品性能指标：

断裂强度：3.1cN/dtex；

断裂伸长率：15.7%；

纤度：2.3dtex；

扁平度：29。

Claims (10)

1.一种高度扁平纤维的制备方法，采用干喷湿法纺丝工艺，其特征是：聚合物溶液经椭圆形或一字形喷丝孔挤出后进入第一凝固浴，喷丝头拉伸比为2～10倍，出凝固浴丝条中的溶剂含量为25～50wt％；然后在第二凝固浴中凝固拉伸，所述的凝固拉伸是指在继续凝固过程中进行拉伸；再经过水洗，并进行干燥拉伸，制备得到高度扁平纤维；所述高度扁平纤维的扁平度为10～35；所述椭圆形喷丝孔的长轴为0.1～0.8mm，长短轴比为2～8；所述的一字形喷丝孔长度为0.1～0.8mm，长宽比为2～8。

2.根据权利要求1所述的一种高度扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述的聚合物溶液的浓度为5～30wt％；所述的第一和第二凝固浴组成为与聚合物溶液一致的溶剂和余量水，所述的第一凝固浴温度为0～30℃，所述的第一凝固浴浓度为40～70wt％；所述的第二凝固浴温度为40～70℃，所述的第二凝固浴浓度为20～40wt％。

3.根据权利要求1所述的一种高度扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述丝条在所述第一凝固浴中的凝固时间为20～80s。

4.根据权利要求1所述的一种高度扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述的聚合物为聚丙烯腈、芳砜酰胺均聚物或共聚物、聚间苯二甲酰间苯二胺、纤维素、蛋白质或甲壳素中的一种或几种的组合；所述聚丙烯腈为聚丙烯腈均聚物和含有第一单体、第二单体及第三单体的丙烯腈共聚物，其中，第一单体为丙烯腈，第二单体取自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯腈、醋酸乙烯酯或丙烯酰胺中的一种，第三单体取自衣康酸、丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、甲基丙烯苯磺酸钠、乙烯基吡啶或2-甲基-5-乙烯吡啶中的一种；所述芳砜酰胺共聚物为由结构式(1)～(4)中的一种结构单元组成的均聚物或者由结构式(1)～(4)中的任意两种或以上结构单元组成的无规共聚物；当所述的聚合物为芳砜酰胺均聚物或共聚物或聚间苯二甲酰间苯二胺时，在所述干燥拉伸后还需要进行高温热拉伸。

结构式(1)

结构式(2)

结构式(3)

结构式(4)

5.根据权利要求1所述的一种高度扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述聚合物溶液的溶剂为以下的一种或几种：二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、4-甲基吗啉-N-氧化物、1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐、1-丁基-3-甲基-咪唑溴化盐或1-烯丙基-3-甲基-咪唑氯化盐。

6.根据权利要求5所述的一种高度扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述聚合物溶液的溶剂中还含有无机盐，所述的无机盐为氯化钙或氯化锂，含量为小于等于6wt％。

7.根据权利要求1所述的一种高度扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述凝固拉伸的拉伸比为2～5倍。

8.根据权利要求1所述的一种高度扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述的干燥拉伸温度80～160℃，拉伸比为1.01～1.5倍。

9.根据权利要求4所述的一种高度扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述的高温热拉伸，温度300～400℃，拉伸比为1.03～3倍。

10.根据权利要求1所述的一种高度扁平纤维的制备方法，其特征在于，所述高度扁平纤维的纤度为1～10dtex。