一种高伸长间位芳香族聚酰胺纤维及制备方法和装置

摘要

本发明提供一种高伸长间位芳香族聚酰胺纤维及制备方法和装置，属于聚酰胺纤维制备领域，为了解决目前间位芳香族聚酰胺纤维的断裂伸长率较低的问题，向间苯二胺溶液中加入间苯二甲酰氯，在20~30r/min的速度下反应，调节所得反应液的pH得到第一浆料；向间苯二胺溶液中加入间苯二甲酰氯，在25~35r/min的速度下反应，调节所得反应液的pH，过滤不溶物后在25~35r/min的搅拌速度下加入引发剂和间苯二甲酰氯进行反应，调节所得反应液的pH得到第二浆料。将两种浆料混合均匀后脱泡，通过湿法纺丝工艺得到高伸长间位芳香族聚酰胺纤维，可以满足人们对舒适度的需求，使橡胶制品、过滤用材料或绝缘材料硬度较大。

权利要求

1.一种高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，向第一间苯二胺溶液中加入间苯二甲酰氯，在20 30r/min的搅拌速度下进行反应，~得到第一反应液，将第一反应液的pH调节为 6.5 7.5，得到第一浆料；间苯二甲酰氯和第一~间苯二胺溶液中的间苯二胺的物质的量比为（0.95 1.05）:1；

~

向第二间苯二胺溶液中加入第一份间苯二甲酰氯，在25 35r/min的搅拌速度下进行第~一次反应，得到第二反应液，将第二反应液的pH调节为 6.8 8，过滤不溶物后得到预聚浆~料，在25 35r/min的搅拌速度下，向预聚浆料中加入引发剂和第二份间苯二甲酰氯进行第~二次反应，得到第三反应液，将第三反应液的pH调节为 7 8，得到第二浆料；第一份间苯二~甲酰氯和第二份间苯二甲酰氯的质量比为（85.7 96）：（4 14.3），第一份间苯二甲酰氯和第~ ~二份间苯二甲酰氯的总量与第二间苯二胺溶液中的间苯二胺的物质的量比为（1 1.1）: 1；

~

S2，将第一浆料和第二浆料按（3 7）:（1 3）的质量比混合均匀，得到混合浆料；

~ ~

S3，将混合浆料脱泡后得到纺丝溶液，纺丝溶液通过湿法纺丝工艺得到高伸长间位芳香族聚酰胺纤维。

2.根据权利要求1所述高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法，其特征在于，S1中的第一间苯二胺溶液和第二间苯二胺溶液采用同一种溶液，所述溶液的溶剂相同，溶剂为N,N’‑二甲基甲酰胺、N,N’‑二甲基乙酰胺或N‑甲基吡咯烷酮，所述溶液中间苯二胺的质量分数均为7% 12%。

~

3.根据权利要求1所述高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法，其特征在于，S1在得到第一反应液时的反应温度为5 20℃，反应时间为0.5 2h；在得到第二反应液时的反应温~ ~度为‑4 10℃，反应时间为0.5 1.5h；在得到第三反应液时的反应温度为27 40℃，反应时间~ ~ ~为10 25min。

~

4.根据权利要求3所述高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法，其特征在于，S1在

20‑30r/min的搅拌速度下反应0.5 2h后加入聚合稳定剂终止反应，得到第一反应液，之后~加入甲胺、二甲胺、乙胺或二乙胺调节第一反应液的pH为 6.5 7.5；

~

使用氨气将第二反应液的pH调节为 6.8 8，在25‑35r/min的搅拌速度下第二次反应10~

25min后加入聚合稳定剂终止反应，得到第三反应液，之后加入甲胺、二甲胺、乙胺或二乙~胺调节第三反应液的pH为7 8。

~

5.根据权利要求4所述高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法，其特征在于，S1所述的聚合稳定剂为对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚、2,6‑二叔丁基对甲基苯酚、没食子酸丙酯、乙氧基喹啉、2,6‑二叔丁基对甲酚、双酚A、4,4' ‑二羟基联苯、对甲苯胺、二苯胺、联苯胺、对苯二胺和N‑亚硝基二苯胺的一种或几种；

引发剂为异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、混合物a或混合物b，混合物a为异丙苯过氧化氢和氯化亚铁的混合物，混合物b为过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺的混合物；

S1在20‑30r/min的搅拌速度下反应0.5 2h后加入的聚合稳定剂质量占第一间苯二胺~溶液中间苯二胺的0.1% 0.8%，在25‑35r/min的搅拌速度下第二次反应10 25min后加入的~ ~聚合稳定剂质量占第二间苯二胺溶液中间苯二胺的0.1% 0.2%，引发剂的质量占第二间苯~二胺溶液中间苯二胺的0.06% 0.35%。

~

6.根据权利要求1所述高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法，其特征在于，S1中所述第一浆料的粘度为100 450 Po，分子量为5 10 W，第二浆料的粘度为1500 2500 Po，分子~ ~ ~量为30 40 W。

~

7.根据权利要求1所述高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法，其特征在于，S3中所述的纺丝溶液先通过凝固成型得到初生纤维，初生纤维依次经过拉伸、50 60℃水洗、125~ ~

135℃烘干、310 325℃热处理后得到定型纤维，定型纤维经过上油、卷曲成型后得到高伸长~间位芳香族聚酰胺纤维；

凝固成型时的凝固浴为N,N’‑二甲基甲酰胺的水溶液，N,N’‑二甲基甲酰胺的浓度为

56% 60%，温度为9 11℃，牵伸比为0.8 1.1。

~ ~ ~

8.根据权利要求7所述高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法，其特征在于，所述的拉伸在拉伸浴中进行四次，拉伸浴为N,N’‑二甲基甲酰胺的水溶液，第一次拉伸时的拉伸浴浓度为53% 55%，温度为8 9℃，牵伸比为1.9 2.2，第二次拉伸时的拉伸浴浓度为51%~ ~ ~ ~

52.5%，温度为9.2 10.5℃，牵伸比为1.2 1.4，第三次拉伸时的拉伸浴浓度为49.5% 50.5%，~ ~ ~温度为11 12℃，牵伸比为1.1 1.2，第四次拉伸时的拉伸浴浓度为48.5% 49%，温度为12~ ~ ~ ~

13.5℃，牵伸比为1.0 1.1。

~

9.一种由权利要求1 8中任意一项所述高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法得到~的高伸长间位芳香族聚酰胺纤维。

说明书

一种高伸长间位芳香族聚酰胺纤维及制备方法和装置

技术领域

[0001] 本发明属于聚酰胺纤维制备领域，具体涉及一种高伸长间位芳香族聚酰胺纤维及制备方法和装置。

背景技术

[0002] 芳香族聚酰胺纤维根据其分子结构不同，主要分为间位（PMIA）和对位（PPTA）两大类，由美国杜邦（DuPont）公司在20世纪60年代成功开发出并产业化，此后芳香族聚酰胺纤维快速发展；其中对位芳香族聚酰胺纤维主要应用于个体防护、防弹装甲、橡胶制品、高强缆绳，而间位芳香族聚酰胺纤维具有耐高温、阻燃、绝缘、耐辐射、耐化学腐蚀等优良特性，被广泛应用于高温工业防护服、电绝缘、橡胶制品、高温绝缘材料和高温过滤等领域。

[0003] 现在间位芳香族聚酰胺纤维无论是研发水平还是生产规模都日趋成熟，但仍旧有性能短板的存在。目前中国产的间位芳香族聚酰胺纤维的断裂伸长率≥25%，美国杜邦公司产的间位芳香族聚酰胺纤维的断裂伸长率为45%左右，而日本帝人产的间位芳香族聚酰胺纤维的断裂伸长率为36%左右。这些间位芳香族聚酰胺纤维的断裂伸长率相对于其他纤维材料普遍较低，这一方面使得由这些间位芳香族聚酰胺纤维制成的面料舒适感较差，无法满足人们对舒适度的需求；另一方面由这些间位芳香族聚酰胺纤维填充的橡胶制品、过滤用材料或绝缘材料硬度偏低。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高伸长间位芳香族聚酰胺纤维及制备方法和装置，得到的间位芳香族聚酰胺纤维断裂伸长率在46％以上，间位芳香族聚酰胺纤维的伸长性能得以显著提高。

[0005] 本发明是通过以下技术方案来实现：

[0006] 一种高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法，包括如下步骤：

[0007] S1，向第一间苯二胺溶液中加入间苯二甲酰氯，在20‑30r/min的搅拌速度下进行反应，得到第一反应液，将第一反应液的pH调节为 6.5 7.5，得到第一浆料；间苯二甲酰氯~和第一间苯二胺溶液中的间苯二胺的物质的量比为（0.95 1.05）:1；
~

[0008] 向第二间苯二胺溶液中加入第一份间苯二甲酰氯，在25‑35r/min的搅拌速度下进行第一次反应，得到第二反应液，将第二反应液的pH调节为 6.8 8，过滤不溶物后得到预聚~浆料，在25‑35r/min的搅拌速度下，向预聚浆料中加入引发剂和第二份间苯二甲酰氯进行第二次反应，得到第三反应液，将第三反应液的pH调节为 7 8，得到第二浆料；第一份间苯~
二甲酰氯和第二份间苯二甲酰氯的质量比为（85.7 96）：（4 14.3），第一份间苯二甲酰氯和~ ~
第二份间苯二甲酰氯的总量与第二间苯二胺溶液中的间苯二胺的物质的量比为（1 1.1）: ~
1；

[0009] S2，将第一浆料和第二浆料按（3 7）:（1 3）的质量比混合均匀，得到混合浆料；~ ~

[0010] S3，将混合浆料脱泡后得到纺丝溶液，纺丝溶液通过湿法纺丝工艺得到高伸长间位芳香族聚酰胺纤维。

[0011] 优选的，S1中的第一间苯二胺溶液和第二间苯二胺溶液采用同一种溶液，所述溶液的溶剂相同，溶剂为N,N’‑二甲基甲酰胺、N,N’‑二甲基乙酰胺或N‑甲基吡咯烷酮，所述溶液中间苯二胺的质量分数均为7% 12%。~

[0012] 优选的，S1在得到第一反应液时的反应温度为5 20℃，反应时间为0.5 2h；在得到~ ~第二反应液时的反应温度为‑4 10℃，反应时间为0.5 1.5h；在得到第三反应液时的反应温~ ~
度为27 40℃，反应时间为10 25min。
~ ~

[0013] 进一步，S1在20‑30r/min的搅拌速度下反应0.5 2h后加入聚合稳定剂终止反应，~得到第一反应液，之后加入甲胺、二甲胺、乙胺或二乙胺调节第一反应液的pH为 6.5 7.5；
~

[0014] 使用氨气将第二反应液的pH调节为 6.8 8，在25‑35r/min的搅拌速度下第二次反~应10 25min后加入聚合稳定剂终止反应，得到第三反应液，之后加入甲胺、二甲胺、乙胺或~
二乙胺调节第三反应液的pH为7 8。
~

[0015] 进一步，S1所述的聚合稳定剂为对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚、2,6‑二叔丁基对甲基苯酚、没食子酸丙酯、乙氧基喹啉、2,6‑二叔丁基对甲酚、双酚A、4,4' ‑二羟基联苯、对甲苯胺、二苯胺、联苯胺、对苯二胺和N‑亚硝基二苯胺的一种或几种；

[0016] 引发剂为异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、混合物a或混合物b，混合物a为异丙苯过氧化氢和氯化亚铁的混合物，混合物b为过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺的混合物；

[0017] S1在20‑30r/min的搅拌速度下反应0.5 2h后加入的聚合稳定剂质量占第一间苯~二胺溶液中间苯二胺的0.1% 0.8%，在25‑35r/min的搅拌速度下第二次反应10 25min后加~ ~
入的聚合稳定剂质量占第二间苯二胺溶液中间苯二胺的0.1% 0.2%，引发剂的质量占第二~
间苯二胺溶液中间苯二胺的0.06% 0.35%。
~

[0018] 优选的，S1中所述第一浆料的粘度为100 450 Po，分子量为5 10 W，第二浆料的粘~ ~度为1500 2500 Po，分子量为30 40 W。
~ ~

[0019] 优选的，S3中所述的纺丝溶液先通过凝固成型得到初生纤维，初生纤维依次经过拉伸、50 60℃水洗、125 135℃烘干、310 325℃热处理后得到定型纤维，定型纤维经过上~ ~ ~油、卷曲成型后得到高伸长间位芳香族聚酰胺纤维；

[0020] 凝固成型时的凝固浴为N,N’‑二甲基甲酰胺的水溶液，N,N’‑二甲基甲酰胺的浓度为56% 60%，温度为9 11℃，牵伸比为0.8 1.1。~ ~ ~

[0021] 进一步，所述的拉伸在拉伸浴中进行四次，拉伸浴为N,N’‑二甲基甲酰胺的水溶液，第一次拉伸时的拉伸浴浓度为53% 55%，温度为8 9℃，牵伸比为1.9 2.2，第二次拉伸时~ ~ ~的拉伸浴浓度为51% 52.5%，温度为9.2 10.5℃，牵伸比为1.2 1.4，第三次拉伸时的拉伸浴~ ~ ~
浓度为49.5% 50.5%，温度为11 12℃，牵伸比为1.1 1.2，第四次拉伸时的拉伸浴浓度为~ ~ ~
48.5% 49%，温度为12 13.5℃，牵伸比为1.0 1.1。
~ ~ ~

[0022] 一种由上述任意一项所述高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法得到的高伸长间位芳香族聚酰胺纤维。

[0023] 一种制备纺丝溶液的装置，包括用于制备预聚浆料的第一反应釜、用于制备第二浆料的第二反应釜、用于制备第一浆料的第三反应釜和用于制备混合浆料的第四反应釜，第一反应釜、第二反应釜、第三反应釜和第四反应釜中均安装有搅拌桨，搅拌桨的上方连接有电机；

[0024] 所述第一反应釜的出口与第一齿轮泵的入口连通，第一齿轮泵的出口与板框过滤器的入口连通，板框过滤器的出口与第二反应釜的入口连通，第二反应釜的出口与第二齿轮泵的入口连通，第二齿轮泵的出口与第四反应釜的第一入口连通，第三反应釜的出口与第三齿轮泵的入口连通，第三齿轮泵的出口与第四反应釜的第二入口连通；

[0025] 第四反应釜的出口与第一计量泵的入口连通，第一计量泵的出口与脱泡塔的入口连通，脱泡塔的出口与第二计量泵的入口连通，第二计量泵的出口用于与纺丝口的入口连通。

[0026] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

[0027] 本发明一种高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法，针对间位芳香族聚酰胺纤维的断裂伸长率性能提升进行设计，分别制备了低粘度、低分子量的浆料和高粘度、高分子量的浆料。首先，通过控制间苯二甲酰氯和间苯二胺溶液中间苯二胺的比例和搅拌速度，得到低分子量和低粘度的浆料，搅拌速度过慢容易导致分子量过大，分子量分布范围过大，搅拌过快容易形成过多的小分子聚合物；另外通过控制间苯二胺溶液中间苯二胺和第一次间苯二甲酰氯的比例和搅拌速度，能得到高分子量的浆料。引发剂激活预聚物的活性进行后缩聚，通过控制两份间苯二甲酰氯的总量与间苯二胺溶液中的间苯二胺的物质的量比、两份间苯二甲酰氯的质量比、以及搅拌速度可得到高粘度的浆料。高伸长间位芳香族聚酰胺纤维中长链分子和短链分子交叉层叠，依靠分子链连接。本发明通过调配混合浆料，调节纺丝工艺制备了高伸长间位芳香族聚酰胺纤维，其断裂伸长率在46％以上、断裂强度在4.6cN/dtex以上，伸长性能显著提高。由这些间位芳香族聚酰胺纤维制成的面料舒适感较好，可以满足人们对舒适度的需求，另外由这些间位芳香族聚酰胺纤维填充的橡胶制品、过滤用材料或绝缘材料硬度较大，能满足应用的要求。

[0028] 本发明一种制备高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法中纺丝溶液的装置，搅拌桨上方连接电机后方便第一反应釜、第二反应釜、第三反应釜中的搅拌和第四反应釜中的混合。当第一反应釜制备好预聚浆料后，第一齿轮泵可将预聚浆料输送到板框过滤器中，进而过滤掉不溶物。中和后的浆液进一步可输送到第二反应釜中，当第二反应釜制备好第二浆料后，第二齿轮泵可将第二浆料输送到第四反应釜中。当第三反应釜制备好第一浆料后，第三齿轮泵可将第一浆料输送到第四反应釜中。通过第一计量泵监控混合浆料进入脱泡塔的流速，脱泡后得到的纺丝溶液可进入第二计量泵，通过对照第一计量泵和第二计量泵上的流量即可知道脱泡后得到的纺丝溶液是否在脱泡塔中停留，之后纺丝溶液即可进入湿法纺丝工艺环节，最后即可得到高伸长间位芳香族聚酰胺纤维。

附图说明

[0029] 图1为本发明所述装置的结构示意图。

[0030] 图2为本发明所述方法中由混合浆料得到高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的工艺流程图。

[0031] 图3为本发明实施例5得到的第一浆料的分子量分布曲线。

[0032] 图4为本发明实施例5得到的第二浆料的分子量分布曲线。

[0033] 图5为本发明实施例5得到的混合浆料分子量分布曲线。

[0034] 图6为本发明所述对比例得到的浆料分子量分布曲线。

[0035] 图7为本发明所述高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的结构式。

[0036] 其中：1‑第一反应釜、2‑第二反应釜、3‑第三反应釜、4‑第四反应釜、5‑第一齿轮泵、6‑第二齿轮泵、7‑第三齿轮泵、8‑第一计量泵、9‑第二计量泵、10‑板框过滤器、11‑脱泡塔、12‑纺丝口、13‑第一电磁阀和14‑第二电磁阀。

具体实施方式

[0037] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

[0038] 本发明一种高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法，具体包括如下步骤：

[0039] 步骤（1），将间苯二胺溶于极性有机溶剂中，配制质量分数为7% 12%的间苯二胺溶~液，即间苯二胺占整个溶液质量的7% 12%；
~

[0040] 极性有机溶剂为N,N’‑二甲基甲酰胺（DMAc）、N,N’‑二甲基乙酰胺或N‑甲基吡咯烷酮；

[0041] 步骤（2），向步骤（1）配置好的间苯二胺溶液中一次性加入间苯二甲酰氯，间苯二胺溶液中的间苯二胺和间苯二甲酰氯的物质的量比为1:（0.95 1.05），搅拌反应0.5 2h，搅~ ~拌速率为20‑30r/min，搅拌速度过慢容易导致分子量过大，分子量分布范围过大，搅拌过快容易形成过多的小分子聚合物，之后加入聚合稳定剂终止反应，其质量占间苯二胺的0.1%~
0.8%，浆料粘度不再变化，整个过程的温度控制为5 20℃，最后加入有机碱来调节所得浆料~
的pH为 6.5 7.5，有机碱为甲胺、二甲胺、乙胺或二乙胺，即可得到粘度为100 450泊（Po），~ ~
分子量为5 10W的第一浆料；
~

[0042] 聚合稳定剂为对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚、2,6‑二叔丁基对甲基苯酚、没食子酸丙酯、乙氧基喹啉、2,6‑二叔丁基对甲酚、双酚A、4,4' ‑二羟基联苯、对甲苯胺、二苯胺、联苯胺、对苯二胺和N‑亚硝基二苯胺的一种或几种，两种及以上的试剂混合时比例均无限制；

[0043] 步骤（3），步骤（1）的间苯二胺溶液中的间苯二胺和需要加入的间苯二甲酰氯总量的物质的量比为1:（1 1.1），向步骤（1）配置好的间苯二胺溶液中先加入间苯二甲酰氯总质~量的85.7% 96%，搅拌聚合反应0.5 1.5h，搅拌速率为25‑35r/min，搅拌过快和过慢容易使~ ~
预聚反应生成的低聚物的分子链长短不均匀，影响之后反应时的聚合，使得最终聚合物的分子量分布较宽，保持温度为‑4 10℃，然后添加氨气中和到pH为 6.8 8，过滤氯化铵，得到~ ~
预聚浆料，在25‑35r/min的搅拌速度下，向预聚浆料中添加含量占间苯二胺质量0.06%~
0.35%的引发剂和剩余的间苯二甲酰氯，保持反应的温度为27 40℃，反应10 25min后粘度~ ~
可达到1500 2500Po，之后添加含量占间苯二胺质量0.1% 0.2%的且与步骤（2）相同的聚合~ ~
稳定剂终止反应，然后采用有机碱二次中和到pH为 7 8，有机碱为甲胺、二甲胺、乙胺或二~
乙胺，即可得到粘度为1500 2500Po，分子量为30 40W的第二浆料；
~ ~

[0044] 在上述预聚反应中，间苯二胺与间苯二甲酰氯先反应生成预聚物，然后通入氨气中和此过程中产生的盐酸，生成固体氯化铵，过滤掉不溶物氯化铵后，加入引发剂激活预聚物的活性，加入间苯二甲酰氯进行后缩聚，等粘度达到要求后，添加聚合稳定剂终止反应，然后通过添加有机碱中和后聚合产生的盐酸。

[0045] 引发剂包括异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、异丙苯过氧化氢和氯化亚铁的混合物、过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺的混合物、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化二碳酸二异丙酯或过氧化二碳酸二环己酯，其中异丙苯过氧化氢和氯化亚铁的混合物、过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺的混合物这两种混合引发剂更适合后聚合，它们混合时的比例均无限制，引发条件比较温和。

[0046] 步骤（4），将第一浆料和第二浆料按照质量比（3 7）:（1 3）的比例搅拌至均匀，其~ ~中当第一浆料中的分子量比较高时，则配粘度和分子量比较高的第二浆料，第一浆料中的分子量比较低时，则配粘度和分子量略低的第二浆料，得到固含量在15% 24%的混合浆料；
~

[0047] 步骤（5），如图2所示，混合浆料即纺丝原液经脱泡后得到纺丝溶液，纺丝溶液通过湿法纺丝工艺得到高伸长间位芳香族聚酰胺纤维；

[0048] 具体是纺丝溶液经计量泵输送到纺丝口，通过纺丝口进入凝固成型环节得到初生纤维，初生纤维经过拉伸、水洗、烘干、热处理后得到定型纤维，定型纤维经过上油、卷曲成型后得到高伸长间位芳香族聚酰胺纤维；

[0049] 其中：凝固成型环节依靠凝固浴实现，凝固浴为N,N’‑二甲基甲酰胺（DMAc）的水溶液，DMAc的浓度为56% 60%，温度为9 11℃，牵伸比为0.8 1.1。~ ~ ~

[0050] 拉伸分为四次，拉伸浴也为N,N’‑二甲基甲酰胺（DMAc）的水溶液，第一次拉伸时的拉伸浴浓度为53% 55%，温度为8 9℃，牵伸比为1.9 2.2，第二次拉伸时的拉伸浴浓度为51%~ ~ ~52.5%，温度为9.2 10.5℃，牵伸比为1.2 1.4，第三次拉伸时的拉伸浴浓度为49.5%~ ~ ~ ~
50.5%，温度为11 12℃，牵伸比为1.1 1.2，第四次拉伸时的拉伸浴浓度为48.5% 49%，温度~ ~ ~
为12 13.5℃，牵伸比为1.0 1.1。
~ ~

[0051] 水洗时水温为50 60℃，烘干温度为125 135℃，热处理温度为310 325℃。~ ~ ~

[0052] 上述的高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的结构式如图7所示：其中聚合结构单元相同但m≠n，421≥n≥210，1681≥m≥1260，m和n分别由混合浆料中的第二浆料和第一浆料决定， m是长链分子，n是短链分子，它们混合在一块类似于交叉层叠，依靠分子链连接，没有发生化学反应，由于n是短链分子，所以其所在层的数量是长链分子的2倍。

[0053] 间位芳香族聚酰胺纤维拉伸至断裂时的伸长长度和拉伸前长度的差值与拉伸前长度的比值称为断裂伸长率，用e表示，单位为百分数（%）。断裂伸长率可表示间位芳香族聚酰胺纤维承受最大负荷时的伸长变形能力。即e=(La‑L0)/L0，其中e为断裂伸长率，L0为间位芳香族聚酰胺纤维拉伸前的长度，La为间位芳香族聚酰胺纤维拉断时的伸长长度。

[0054] 断裂伸长率大的间位芳香族聚酰胺纤维手感比较柔软，在纺织加工时可以缓冲所受到的力，毛丝、断头较少。

[0055] 本发明在实现上述工艺时，需要对制备纺丝溶液的装置进行改进，如图1所示，而后续湿法纺丝工艺有现有的一套装置。本发明制备纺丝溶液的装置主要包括了可制备预聚浆料的第一反应釜1、可制备第二浆料的第二反应釜2、可制备第一浆料的第三反应釜3，以及可制备混合浆料的第四反应釜4，这样反应釜均位于同一层且通过一些现有的支架竖直安装，图中只是为了方便，将其分开展示。第一反应釜1侧面上方的不同位置均开设有方便间苯二胺溶液、间苯二甲酰氯和氨气分别进入的管道，第二反应釜2侧面上方的不同位置均开设有方便预聚浆料、引发剂、间苯二甲酰氯、聚合稳定剂和有机碱分别进入的管道，第三反应釜3侧面上方的不同位置均开设有方便间苯二胺溶液、间苯二甲酰氯、聚合稳定剂和有机碱分别进入的管道，第一反应釜1、第二反应釜2和第三反应釜3的外侧均安装有夹套，通过通入蒸气、热水或热油加热相应的物料，或者通过冷却水冷却相应的物料，以便分别保证第一反应釜1、第二反应釜2和第三反应釜3内的温度分别为‑4 10℃、27 40℃和5 20℃，第~ ~ ~四反应釜4侧面上方的不同位置开设有方便第一浆料和第二浆料进入的管道，这些管道比较常规未画出。第一反应釜1、第二反应釜2、第三反应釜3和第四反应釜4中均安装有搅拌桨，搅拌桨的上方连接有电机，方便进行搅拌。

[0056] 第一反应釜1下端的出口与第一齿轮泵5的入口连通，第一齿轮泵5的出口与板框过滤器10的入口连通，这样当第一反应釜1制备好预聚浆料后，第一齿轮泵5可将预聚浆料输送到板框过滤器10中，进而过滤掉氯化铵，方便对氯化铵进行回收。板框过滤器10的出口与第二反应釜2的入口连通，这样中和后的浆液进一步可输送到第二反应釜2中，第二反应釜2的出口与第二齿轮泵6的入口连通，第二齿轮泵6的出口与第四反应釜4的第一入口连通，当第二反应釜2制备好第二浆料后，第二齿轮泵6可将第二浆料输送到第四反应釜4中，第二齿轮泵6和第四反应釜4连通的管路上安装有第二电磁阀14，第二电磁阀14可控制第二浆料进入第四反应釜4时的流速。

[0057] 第三反应釜3的出口与第三齿轮泵7的入口连通，第三齿轮泵7的出口与第四反应釜4的第二入口连通，这样当第三反应釜3制备好第一浆料后，第三齿轮泵7可将第一浆料输送到第四反应釜4中，第三齿轮泵7和第四反应釜4连通的管路上安装有第一电磁阀13，第一电磁阀13可控制第一浆料进入第四反应釜4时的流速。

[0058] 第四反应釜4的出口与第一计量泵8的入口连通，第一计量泵8的出口与脱泡塔11的入口连通，这样可以通过第一计量泵8监控混合浆料进入脱泡塔11的流速，脱泡塔11的出口与第二计量泵9的入口连通，脱泡后得到的纺丝溶液可进入第二计量泵9，通过对照第一计量泵8和第二计量泵9上的流量即可知道脱泡后得到的纺丝溶液是否在脱泡塔11中停留，第二计量泵9的出口与纺丝口12的入口连通，这样纺丝溶液即可进入湿法纺丝工艺环节，最后即可得到高伸长间位芳香族聚酰胺纤维。

[0059] 以下列举5个实施例进行具体说明，其中涉及的份数均为摩尔份数。

[0060] 实施例1

[0061] 本发明一种高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法，具体包括如下步骤：

[0062] 步骤1，将1份间苯二胺溶于11.16份的DMAc中，配制成间苯二胺溶液，此时间苯二胺溶液的质量分数为10%；然后调节间苯二胺溶液的温度为8℃后，向其中加入1.01份的间‑3苯二甲酰氯，在30r/min的速率下搅拌0.6h后加入总份数为8.5×10 份的对苯二酚和二苯胺终止反应，对苯二酚和二苯胺的总质量占间苯二胺的0.109%，对苯二酚和二苯胺的摩尔比为1:1，对应的质量比为11:17，整个过程的温度控制为5 20℃，然后加入二乙胺调节浆料~
4
pH到7.1，即可得到第一浆料，粘度为178Po，分子量为5.7×10；

[0063] 步骤2，将1份间苯二胺溶于11.16份的DMAc中，配制成间苯二胺溶液；然后调节间苯二胺溶液的温度为‑1℃，然后加入0.9份的间苯二甲酰氯，在35r/min的速率下搅拌反应1h，保持温度为‑4 10℃，之后添加氨气进行中和，调节pH至6.8，经过滤除去氯化铵，在35r/~
‑5
min的搅拌速度下，向预聚浆料中加入5.2×10 份的过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺，以及
0.15份的间苯二甲酰氯，过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺的总质量占间苯二胺的0.0775%，过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺的摩尔比为1:2，对应的质量比为1:1，保持在28℃中反应‑3
15min，此时粘度为1900Po，然后添加8.5×10 份对苯二酚和二苯胺，对苯二酚和二苯胺的总质量占间苯二胺的0.109%，对苯二酚和二苯胺的摩尔比为1:1，添加二乙胺调节所得浆料
5
的pH至7.3后，即可得到第二浆料，粘度为1900Po，分子量为3.8×10；

[0064] 步骤3，将第一浆料和第二浆料按照4:1的质量比进行搅拌，混合均匀后固含量为20%，经脱泡后通过第二计量泵9输送到纺丝口12，在DMAc浓度为59%、10℃的凝固浴中牵伸
0.95倍；在DMAc浓度为54%、温度为8.5℃的拉伸浴中第一次牵伸2.15倍；在DMAc浓度为52%、温度为10℃的拉伸浴中第二次牵伸1.25倍；在DMAc浓度为50%、温度为11.5℃的拉伸浴中第三次牵伸1.15倍；在DMAc浓度为48.7%、温度为12℃的拉伸浴中第四次牵伸1.05倍；水洗温度为57℃，烘干温度为132℃，热处理温度为323℃，经过热处理后得到定型纤维；定型纤维经过上油、卷曲成型后即可得到高伸长间位芳香族聚酰胺纤维。

[0065] 纤维指标：纤度为1.66dtex，力值为7.66cN，断裂伸长率为47%；断裂强度为4.61cN/dtex；模量为74.51cN/dtex。

[0066] 实施例2

[0067] 本发明一种高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法，具体包括如下步骤：

[0068] 步骤1，将1份间苯二胺溶于9份的DMAc中，配制成间苯二胺溶液；此时间苯二胺溶液的质量分数为12%，然后调节间苯二胺溶液的温度为15℃后，向其中加入0.98份的间苯二‑2甲酰氯，在20r/min的速率下搅拌0.5h后加入总份数为1.7×10 份的对苯二酚和二苯胺终止反应，对苯二酚和二苯胺的总质量占间苯二胺的0.218%，对苯二酚和二苯胺的摩尔比为
1:1，整个过程的温度控制为5 20℃，然后加入二乙胺调节浆料pH到7.4，即可得到第一浆~
4
料，粘度为244Po，分子量为7.7×10；

[0069] 步骤2，将1份间苯二胺溶于7.92份的DMAc中，配制成间苯二胺溶液；然后调节间苯二胺溶液的温度为‑2℃，然后加入0.94份的间苯二甲酰氯，在30r/min的速率下搅拌反应1.4h，保持温度为‑4 10℃，之后添加氨气进行中和，调节pH至7.1，然后经过滤除去氯化铵，~
‑4
在30r/min的搅拌速度下，向预聚浆料中加入1.04×10 份的过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺，以及0.06份的间苯二甲酰氯，过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺的总质量占间苯二胺的
0.155%，过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺的摩尔比为1:2，保持在35℃中反应10min，此时粘‑2
度为2300Po，然后添加1.55×10 份对苯二酚和二苯胺，对苯二酚和二苯胺的总质量占间苯二胺的0.2%，对苯二酚和二苯胺的摩尔比为1:1，添加二乙胺调节所得浆料的pH至7.5后，即
5
可得到第二浆料，粘度为2300Po，分子量为3.9×10；

[0070] 步骤3，将第一浆料和第二浆料按照4:1质量比进行搅拌，混合均匀后固含量为18%，经脱泡后通过第二计量泵9输送到纺丝口12，在DMAc浓度为60%、11℃的凝固浴中牵伸
1.05倍；在DMAc浓度为53%、温度为9℃的拉伸浴中第一次牵伸1.9倍；在DMAc浓度为52.5%、温度为10.5℃的拉伸浴中第二次牵伸1.4倍；在DMAc浓度为50.5%、温度为12℃的拉伸浴中第三次牵伸1.2倍；在DMAc浓度为49%、温度为12.5℃的拉伸浴中第四次牵伸1.1倍；水洗温度为60℃，烘干温度为130℃，热处理温度为320℃，经过热处理后得到定型纤维；定型纤维经过上油、卷曲成型后即可得到高伸长间位芳香族聚酰胺纤维。

[0071] 纤维指标：纤度为1.54dtex，力值为7.33cN，断裂伸长率为48.5%；断裂强度为4.76cN/dtex；模量为76.93cN/dtex。

[0072] 实施例3

[0073] 本发明一种高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法，具体包括如下步骤：

[0074] 步骤1，将1份间苯二胺溶于13.41份的DMAc中，配制成间苯二胺溶液，此时间苯二胺溶液的质量分数为8.47%；然后调节间苯二胺溶液的温度为20℃后，向其中加入1.04份的‑2间苯二甲酰氯，在25r/min的速率下搅拌1.2h后加入总份数为2.5×10 份的对苯二酚和二苯胺终止反应，对苯二酚和二苯胺的总质量占间苯二胺的0.32%，对苯二酚和二苯胺的摩尔比为1:1，整个过程的温度控制为5 20℃，然后加入二乙胺调节浆料pH到7.5，即可得到第一~
4
浆料，粘度为400Po，分子量为8.7×10；

[0075] 步骤2，将1份间苯二胺溶于13.41份的DMAc中，配制成间苯二胺溶液；然后调节间苯二胺溶液的温度为9℃，然后加入0.88份的间苯二甲酰氯，在25r/min的速率下搅拌反应1h，保持温度为‑4 10℃，之后添加氨气进行中和，调节pH至7.3，然后经过滤除去氯化铵，在~
‑4
25r/min的搅拌速度下，向预聚浆料中加入2.04×10 份的过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺，以及0.12份的间苯二甲酰氯，过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺的总质量占间苯二胺的
0.304%，过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺的摩尔比为1:2，保持在38℃中反应15min，此时粘‑3
度为1900Po，然后添加8.5×10 份对苯二酚和二苯胺，对苯二酚和二苯胺的总质量占间苯二胺的0.109%，对苯二酚和二苯胺的摩尔比为1:1，添加二乙胺调节浆料pH至7.2后，即可得
5
到第二浆料，粘度为1900Po，分子量为3.4×10；

[0076] 步骤3，将第一浆料和第二浆料按照7:3质量比进行搅拌，混合均匀后固含量在19%，经脱泡后通过第二计量泵9输送到纺丝口12，在DMAc浓度为57%、9.3℃的凝固浴中牵伸
0.99倍；在DMAc浓度为54.5%、温度为8.9℃的拉伸浴中第一次牵伸2.1倍；在DMAc浓度为
52.3%、温度为9.2℃的拉伸浴中第二次牵伸1.32倍；在DMAc浓度为50.3%、温度为11.1℃的拉伸浴中第三次牵伸1.14倍；在DMAc浓度为48.5%、温度为13.1℃的拉伸浴中第四次牵伸
1.01倍；水洗温度为57℃，烘干温度为134℃，热处理温度为324℃，经过热处理后得到定型纤维；定型纤维经过上油、卷曲成型后即可得到高伸长间位芳香族聚酰胺纤维。

[0077] 纤维指标：纤度为1.48dtex，力值为7.45cN，断裂伸长率为46.7%；断裂强度为5.03cN/dtex；模量为81.35cN/dtex。

[0078] 实施例4

[0079] 本发明一种高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法，具体包括如下步骤：

[0080] 步骤1，将1份间苯二胺溶于12.07份的DMAc中，配制成间苯二胺溶液，此时间苯二胺溶液的质量分数为9.36%；然后调节间苯二胺溶液的温度为13℃后，向其中加入1.01份的‑3间苯二甲酰氯，在26r/min的速率下搅拌0.8h后加入总份数为9.7×10 份对苯二酚和二苯胺终止反应，对苯二酚和二苯胺的总质量占间苯二胺的0.124%，对苯二酚和二苯胺的摩尔比为1:1，整个过程的温度控制为5 20℃，然后加入二乙胺调节浆料pH到6.7，即可得到第一~
4
浆料，粘度为386 Po，分子量为7.2×10；

[0081] 步骤2，将1份间苯二胺溶于12.07份的DMAc中，配制成间苯二胺溶液；然后调节间苯二胺溶液的温度为5℃，然后加入0.91份的间苯二甲酰氯，在28r/min的速率下搅拌反应0.6h，保持温度为‑4 10℃，之后添加氨气进行中和，调节pH至6.8，然后经过滤除去氯化铵，~
‑4
在28r/min的搅拌速度下，向预聚浆料中加入1.36×10 份的过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺，以及0.09份的间苯二甲酰氯，过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺的总质量占间苯二胺的
0.203%，过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺的摩尔比为1:2，保持在31℃中反应13min，此时粘‑2
度为2100Po，然后添加1.4×10 份对苯二酚和二苯胺，对苯二酚和二苯胺的总质量占间苯二胺的0.179%，对苯二酚和二苯胺的摩尔比为1:1，添加二乙胺调节浆料pH至7.5后，即可得
5
到第二浆料，粘度为2100Po，分子量为3.7×10；

[0082] 步骤3，将第一浆料和第二浆料按照5:1质量比进行搅拌，混合均匀后固含量在20%，经脱泡后通过第二计量泵9输送到纺丝口12，在DMAc浓度为58%、9.8℃的凝固浴中牵伸
1.02倍；在DMAc浓度为53.7%、温度为8.1℃的拉伸浴中第一次牵伸1.97倍；在DMAc浓度为
51.2%、温度为10℃的拉伸浴中第二次牵伸1.21倍；在DMAc浓度为49.6%、温度为11.9℃的拉伸浴中第三次牵伸1.17倍；在DMAc浓度为48.8%、温度为12.7℃的拉伸浴中第四次牵伸1.08倍；水洗温度为59℃，烘干温度为127℃，热处理温度为313℃，经过热处理后得到定型纤维；
定型纤维经过上油、卷曲成型后即可得到高伸长间位芳香族聚酰胺纤维。

[0083] 纤维指标：纤度为1.61dtex，力值为7.72cN，断裂伸长率为47.7%；断裂强度为4.79cN/dtex；模量为75.09cN/dtex。

[0084] 实施例5

[0085] 本发明一种高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法，具体包括如下步骤：

[0086] 步骤1，将1份间苯二胺溶于13.41份的DMAc中，配制成间苯二胺溶液，此时间苯二胺溶液的质量分数为8.47%；然后调节间苯二胺溶液的温度为13℃后，向其中加入0.95份的‑2间苯二甲酰氯，在26r/min的速率下搅拌2h后加入总份数为2.2×10 份的对苯二酚和二苯胺终止反应，对苯二酚和二苯胺的总质量占间苯二胺的0.282%，对苯二酚和二苯胺的摩尔比为1:1，整个过程的温度控制为5 20℃，然后加入二乙胺调节浆料pH到6.5，即可得到第一~
4
浆料，粘度为250Po，分子量为5.1×10；

[0087] 步骤2，将1份间苯二胺溶于13.41份的DMAc中，配制成间苯二胺溶液；然后调节间苯二胺溶液的温度为‑4℃，然后加入0.87份的间苯二甲酰氯，在28r/min的速率下搅拌反应0.5h，保持温度为‑4 10℃，之后添加氨气进行中和，调节pH至7.3，然后经过滤除去氯化铵，~
‑4
在28r/min的搅拌速度下，向预聚浆料中加入2.01×10 份的过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺，以及0.13份的间苯二甲酰氯，过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺的总质量占间苯二胺的
0.299%，过氧化苯甲酰和N,N‑二甲基苯胺的摩尔比为1:2，保持在40℃中反应10min，此时粘‑2
度为2400Po，然后添加1.45×10 份对苯二酚和二苯胺，对苯二酚和二苯胺的总质量占间苯二胺的0.186%，对苯二酚和二苯胺的摩尔比为1:1，添加二乙胺调节浆料pH至7.5后，即可得
5
到第二浆料，粘度为2400Po，分子量为3.1×10；

[0088] 步骤3，将第一浆料和第二浆料按照7:3质量比进行搅拌，混合均匀后固含量在19.5%，经脱泡后通过第二计量泵9输送到纺丝口12，在DMAc浓度为57%、9.3℃的凝固浴中牵伸0.99倍；在DMAc浓度为54.5%、温度为8.9℃的拉伸浴中第一次牵伸2.1倍；在DMAc浓度为
52.3%、温度为9.2℃的拉伸浴中第二次牵伸1.32倍；在DMAc浓度为50.3%、温度为11.1℃的拉伸浴中第三次牵伸1.14倍；在DMAc浓度为48.5%、温度为13.1℃的拉伸浴中第四次牵伸
1.01倍；水洗温度为57℃，烘干温度为134℃，热处理温度为324℃，经过热处理后得到定型纤维；定型纤维经过上油、卷曲成型后即可得到高伸长间位芳香族聚酰胺纤维。

[0089] 纤维指标：纤度为1.53dtex，力值为7.85cN，断裂伸长率为47.8%；断裂强度为5.13cN/dtex；模量为80.35cN/dtex。

[0090] 对比例

[0091] 本发明一种间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法，具体包括如下步骤：

[0092] 步骤1，将1份间苯二胺溶于11.16份的DMAc中，配制成间苯二胺溶液；然后调节间苯二胺溶液的温度为‑3℃后，向其中加入0.93份的间苯二甲酰氯，在25r/min的速率下搅拌2h后，氨气中和pH到7.3，过滤氯化铵后，加入0.07份间苯二甲酰氯，在25r/min的速率下搅
5
拌0.5h后，二乙胺中和pH到7.2，粘度为700Po，分子量为2.1×10；

[0093] 步骤2，在DMAc浓度为59%、9.8℃的凝固浴中牵伸0.99倍；在DMAc浓度为53.7%、温度为17℃的拉伸浴中牵伸3.1倍；在69℃的去离子水中进行水洗，在127℃温度下进行烘干处理，在313℃温度下进行热处理，即可得到定型纤维；定型纤维经过上油、卷曲成型后即可得到间位芳香族聚酰胺纤维。

[0094] 纤维指标：纤度为1.72dtex，力值为6.57cN，断裂伸长率为28.07%；断裂强度为3.83cN/dtex；模量为60.76cN/dtex。

[0095] 图3中第一浆料的重均分子量为5.1W，重均分子量为5.1W的百分含量为99%左右，这表明该第一浆料中的分子量主要集中在5.1W，3.9W 7.9W分子量区间的百分比在80%以~上，这表明稳定控制了工艺，使第一浆料是短分子链。

[0096] 图4中第二浆料的重均分子量为31W，重均分子量为31W的百分含量为98%左右，这表明该第二浆料中的分子量主要集中在31W，22W 45W分子量区间的百分比在80%以上，这表~明稳定控制了工艺，使第二浆料是长分子链。

[0097] 图5中混合浆料的重均分子量为20.8W，重均分子量为20.8W的百分含量为98%左右，这表明该混合浆料中分子量主要集中在20.8W，14W 26W分子量区间的百分比在80%以~上，这表明稳定控制了工艺，使混合浆料的分子链达到纺丝要求。

[0098] 图6中浆料的重均分子量为21W，重均分子量为21W的百分含量为98%左右，这表明该浆料中分子量主要集中在21W，13.5 27W分子量区间的百分比为80%。~

[0099] 实施例1 5与对比例得到的纤维指标汇总对比如下表1所示：~

[0100] 表1 实施例1 5与对比例得到的纤维指标数据：~

[0101]   纤度(dtex) 力值 (cN) 断裂伸长率 (%) 断裂强度(cN/dtex) 模量 (cN/dtex) 实施例1 1.66 7.66 47.0 4.61 74.51实施例2 1.54 7.33 48.5 4.76 76.93
实施例3 1.48 7.45 46.7 5.03 81.35
实施例4 1.61 7.72 47.7 4.79 75.09
实施例5 1.53 7.85 47.8 5.13 80.35
对比例 1.72 6.57 28.07 3.83 60.76

[0102] 从表1可以发现，依照本发明的高伸长间位芳香族聚酰胺纤维的制备方法得到的间位芳香族聚酰胺纤维，其断裂伸长率有明显的提升，均高于45%，断裂强度和模量也明显有提升，达到了本发明的预期发明效果。