阻燃短纖紗和由其制得的織物和衣服以及它們的制備方法
【專利說明】阻燃短纖紗和由其制得的織物和衣服從及它們的制備方法
[0001] 本申請是申請號為200880103715. 2,申請日為2008年8月22日，發明名稱為"由 得自二氨基二苯諷的纖維和改性聚丙締膳纖維制得的阻燃短纖紗和由其制得的織物和衣 服W及它們的制備方法"的中國專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明設及阻燃短纖紗、含有該些紗線的織物和衣服、W及它們的制備方法。所述 紗線具有至少25重量份的聚合物短纖維和20至75重量份的改性聚丙締膳纖維，所述聚合 物短纖維包含得自單體的聚合物或共聚物，所述單體選自4, 4'-二氨基二苯諷、3, 3'-二氨 基二苯諷、W及它們的混合物，所述重量份是按所述紗線中的聚合物纖維和改性聚丙締膳 纖維共100重量份計的。
【背景技術】
[0003] 可能會暴露于電弧等中的工作者需要穿著由耐熱纖維制成的防護服和制品。該些 防護制品的有效性的任何增強，或在保持電弧防護性能的同時該些制品的舒適性的任何增 強均是受歡迎的。
[0004] 被稱為聚橫酷胺纖維（PSA)的纖維由聚（諷-酷胺）聚合物制得，并且由于其芳 香族化合物含量而具有良好的耐熱性，并且還具有低模量，該賦予由所述纖維制得的織物 更大的柔初性；然而所述纖維具有低拉伸斷裂強度。纖維的該種低拉伸強度對于由該些纖 維制得的織物機械特性具有重大影響，包括織物和由該些織物制得的衣物提供足夠電弧防 護的能力。因此，需要一種方法，該方法能將PSA滲入到紗線內W在利用PSA纖維有益效果 的防護服裝中使用，同時抵消纖維的局限性。
【發明內容】
[0005] 在一些實施方案中，本發明設及阻燃短纖紗（spunyarn)、織造織物和防護服，其 包含至少25重量份（即25至80份）聚合物短纖維和20至75重量份的改性聚丙締膳纖 維，所述聚合物短纖維包含得自單體的聚合物或共聚物，所述單體選自4, 4' -二氨基二苯 諷、3, 3' -二氨基二苯諷、W及它們的混合物，所述重量份是按所述紗線中聚合物纖維和改 性聚丙締膳纖維的總量（共100份）計的。
[0006] 在一些實施方案中，本發明設及阻燃短纖紗，其包含至少25重量份（即25至80 份）聚合物短纖維；20至69重量份的改性聚丙締膳纖維；5至15重量份的對位芳族聚酷胺 纖維；和1至5重量份的防靜電纖維，所述聚合物短纖維包含得自單體的聚合物或共聚物， 所述單體選自4,4' -二氨基二苯諷、3,3' -二氨基二苯諷、W及它們的混合物，所述重量份 是按所述紗線中聚合物纖維、改性聚丙締膳纖維、對位芳族聚酷胺纖維和防靜電纖維的總 量（共100份）計的。
[0007] 在某些其他實施方案中，本發明設及制備阻燃短纖紗的方法，所述方法包括；形成 纖維混合物，并且將所述纖維混合物紡成短纖紗，所述纖維混合物包含至少25重量份（即 25至80份）聚合物短纖維和20至75重量份的改性聚丙締膳纖維，所述聚合物短纖維包含 得自單體的聚合物或共聚物，所述單體選自4, 4' -二氨基二苯諷、3, 3' -二氨基二苯諷、W 及它們的混合物，所述重量份是按所述紗線中聚合物纖維和改性聚丙締膳纖維的總量（共 100份）計的。
【具體實施方式】
[000引本發明設及由混合物制得的阻燃短纖紗，所述混合物包含得自二氨基二苯諷單體 的聚合物短纖維和改性聚丙締膳短纖維。所謂"阻燃"是指短纖紗或由所述紗線制得的織 物在空氣中將不會維持火焰燃燒。在優選的實施方案中，所述織物具有26和更高的極限氧 指數（LOI)。
[0009] 就本文目的而言，術語"纖維"被定義為相對柔初、宏觀上均勻的實體，所述實體具 有高比率的長度與垂直于該長度方向的橫截面積寬度比。所述纖維橫截面可為任何形狀， 但通常為圓形。本文術語"長絲"或"連續長絲"與術語"纖維"可互換使用。
[0010] 當與長絲比較時，如本文所用，術語"短纖維"是指切成所需長度或被拉斷的纖維， 或天然存在的纖維或制得的纖維，所述纖維具有低比率的長度與垂直于該長度方向的橫截 面積寬度比。將人工制得的短纖維切割成或制成適于在棉、羊毛或精紡毛紗紡絲設備上加 工處理的長度。所述短纖維可具有（a)大體上均勻的長度，化）變化或無規的長度，或（C) 一部分短纖維具有大體上均勻的長度，并且其他部分中的短纖維具有不同的長度，將所述 部分中的短纖維混合在一起形成大體上均勻的分布。
[001U 在一些實施方案中，適宜的短纖維具有0. 25cm化1in)至30厘米（12英寸）的長 度。在一些實施方案中，短纖維長度為lcm(0.39in)至20cm巧in)。在一些優選實施方案 中，由短纖維工藝制得的短纖維具有lcm(0. 39in)至6cm(2. 4in)的短纖維長度。
[0012] 所述短纖維可由任何方法制得。例如，短纖維可采用轉刀或剪斷機由連續直纖維 切割而得，獲得直的（即不卷曲的）短纖維，或還可沿著短纖維長度方向由具有銀齒形卷曲 的卷曲連續纖維切割而得，卷曲（或重復彎曲）頻率優選不超過8個卷曲/厘米。
[0013] 短纖維還可通過將連續纖維拉斷而形成，從而獲得具有變形部分的短纖維，所述 變形部分用作卷曲。拉斷短纖維可通過在拉斷操作期間將一扎或一束連續長絲拉斷來制 得，所述拉斷操作具有一個或多個指定距離的拉斷區域，從而形成無規變化的纖維團，所述 纖維具有可經由拉斷區域調節來控制的平均切斷長度。
[0014] 可使用本領域熟知的常規長纖維和短纖維環錠紡紗工藝由短纖維制得短纖紗。就 短纖維而言，通常采用1. 9至5. 7cm(0. 75in至2. 25in)的棉紡系統紡紗纖維長度。就長纖 維而言，通常采用最多16. 5cm化5in)的精紡或毛紡系統纖維。然而，該不旨在限于環錠紡 紗，因為還可使用氣流噴射紡紗、自由端紡紗W及將短纖維轉化成可用紡紗的許多其他類 型的紡紗方法來紡紗。
[0015] 還可采用拉斷絲束直接成條方法通過拉斷直接制得短纖紗。由傳統拉斷方法形 成的短纖紗中的短纖維通常具有最多18cm(7in)的長度。然而，通過例如PCT專利申請WO 0077283中所述的方法，由拉伸斷裂制得的短纖紗也可具有最大長度為最多50cm(20in)的 短纖維。拉斷短纖維通常不需要卷曲，因為拉斷方法向所述纖維賦予了一定程度的卷曲。
[0016] 術語連續長絲是指具有較小直徑并且其長度比短纖維所指定的那些長度更長的 柔初纖維。連續長絲纖維和連續長絲復絲可由本領域技術人員熟知的方法制得。
[0017] 聚合物纖維包含得自胺單體（選自4,4'-二氨基二苯諷、3,3'-二氨基二苯諷、W 及它們的混合物）的聚合物或共聚物，所謂聚合物纖維是指該聚合物纖維由單體制得，所 述單體一般具有下列結構：
[001引 NH2-Ari-S02_Ar廠畑2
[0019] 其中Ari和Ar2是任何未取代或取代的六元碳原子芳基，并且Ar1和Ar巧相同或 不同。在一些優選的實施方案中，Ari和Ar2是相同的。所述六元碳原子芳基還更優選具有 相對于S〇2基團的間位或對位取向的連接基。具有該一般結構的該一單體或多個單體在相 容溶劑中與酸性單體反應W生成聚合物。可用的酸性單體一般具有下列結構
[0020] Cl-CO-Arg-CO-Cl
[002U 其中Ars是任何未取代或取代的芳環結構，并且與Ar1和/或Ar2可相同或不同。 在一些優選的實施方案中，Ars是六元碳原子芳基。所述六元碳原子芳基還更優選具有間 位或對位取向的連接基。在一些優選的實施方案中，Ari和Ar2相同，并且Ar3不同于Ar1和 Ar2。例如，Ari和Ar2可均為具有間位取向連接基的苯環，而Ar3可為具有對位取向連接基 的苯環。可用的單體的實例包括對苯二甲酯氯、間苯二甲酯氯等等。在一些優選的實施方 案中，所述酸為對苯二甲酯氯或它與間苯二甲酯氯的混合物，并且胺單體為4, 4' -二氨基 二苯諷。在另一些優選的實施方案中，所述胺單體是重量比率為3:1的4, 4' -二氨基二苯 諷和3, 3' -二氨基二苯諷的混合物，其形成均具有諷單體的共聚物制得的纖維。
[0022] 在另一個優選的實施方案中，所述聚合物纖維還包含共聚物，所述共聚物具有得 自諷胺單體的重復單元，和得自對苯二胺和/或間苯二胺的胺單體。在一些優選的實施方 案中，所述諷酷胺重復單元與其他酷胺重復單元的含量重量比率為3:1。在一些實施方案 中，至少80摩爾％的胺單體為諷胺單體或諷胺單體的混合物。為方便起見，本文將使用縮 寫"PSA"來代表所有整個類別的由得自如前所述諷單體的聚合物或共聚物制得的纖維。
[0023] 在一個實施方案中，得自諷單體的聚合物和共聚物優選經由一種或多種類型二胺 單體與一種或多種類型氯化物單體在二烷基酷胺溶劑諸如N-甲基化咯燒酬、二甲基己酷 胺或它們混合物中的縮聚反應制得。在此類縮聚反應的一些實施方案中，還可存在無機鹽 諸如氯化裡或氯化巧。如果需要，可通過與非溶劑諸如水形成沉淀、中和、洗漆和干燥，分離 出所述聚合物。