專利名稱：由得自二氨基二苯砜的纖維和紡織用纖維的共混物制成的阻燃短纖紗和由其制得的織物 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及阻燃短纖紗和由這些紗線構(gòu)成的織物和服裝以及它們的制備方法。所述紗線具有25至90重量份的聚合物短纖維和10至75重量份的紡織用短纖維，所述聚合物短纖維包含得自單體的結(jié)構(gòu)體，所述單體選自4，4' -二氨基二苯砜、3，3' -二氨基二苯砜、以及它們的混合物；所述紡織用短纖維具有21或更高的極限氧指數(shù)，所述重量份是按所述紗線中的聚合物纖維和紡織用纖維共100重量份計(jì)的。
制月體 暴露于火焰、高溫和/或電弧等中的工作者需要穿著由耐熱纖維制成的防護(hù)服和制品。這些防護(hù)制品的有效性的任何增強(qiáng)，或在保持防護(hù)性能的同時(shí)這些制品的舒適性或耐久性的任何增強(qiáng)均是受歡迎的。 被稱為聚磺酰胺纖維(PSA)的纖維由聚(砜_酰胺)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，這向由該纖維制得的織物賦予柔韌性；然而該纖維具有低拉伸斷裂強(qiáng)度。纖維的這種低拉伸強(qiáng)度對(duì)于由這些纖維制得的織物的機(jī)械特性具有重大影響，最顯著的結(jié)果是由所述纖維制得的織物和制品的耐久性降低。這種低耐久性限制了這些舒適纖維應(yīng)用于防護(hù)服裝中的可能性。因此，需要一種方法，該方法能將PSA摻入到紗線內(nèi)以在利用PSA纖維有益效果的防護(hù)服裝中使用，同時(shí)抵消纖維的局限性。
發(fā)明概沭 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及阻燃短纖紗、織造織物和防護(hù)服，其包含25至90重量份的聚合物短纖維和10至75重量份的紡織用短纖維，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' _二氨基二苯砜、3，3' _二氨基二苯砜、以及它們的混合物；所述紡織用短纖維具有21或更高的極限氧指數(shù)，所述重量份是按所述紗線中的聚合物纖維和紡織用纖維共100重量份計(jì)的。 在某些其他實(shí)施方案中，本發(fā)明涉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，所述混合物包含25至90重量份的聚合短纖維和10至75重量份的紡織用短纖維，所述聚合短纖維包含得自單體的聚合物或共混物，所述單體選自4，4' -二氨基二苯砜、3，3' -二氨基二苯砜、以及它們的混合物；所述紡織用短纖維具有21或更高的極限氧指數(shù)，所述重量份是按所述紗線中的聚合物纖維和紡織用纖維共100重量份計(jì)的。
發(fā)明詳沭 本發(fā)明涉及由聚合物短纖維和紡織用短纖維制得的阻燃短纖紗，所述聚合物短纖維得自二氨基二苯砜單體，所述紡織用短纖維具有21或更高的極限氧指數(shù)。所謂"阻燃"是指短纖紗或由所述短纖紗制得的織物在空氣中將不會(huì)維持火焰燃燒。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述織物具有26和更高的極限氧指數(shù)(LOI)。 就本文目的而言，術(shù)語"纖維"被定義為相對(duì) 韌、宏觀上均勻的實(shí)體，所述實(shí)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(shù)語"長絲"或"連續(xù)長絲"與術(shù)語"纖維"可互換使用。 當(dāng)與長絲比較時(shí)，如本文所用，術(shù)語"短纖維"是指切成所需長度或被拉斷的纖維，
或天然存在或制得的纖維，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(shè)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，(b)變化或無規(guī)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。在一些實(shí)施方案中，適宜的短纖維具有O. 25cm(0. lin)至約30cm(12in)的長度。
在一些實(shí)施方案中，短纖維長度為lcm(O. 39in)至約20cm(8in)。在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，
由短纖維工藝制得的短纖維具有l(wèi)cm(O. 39in)至6cm(2. 4in)的短纖維長度。 所述短纖維可由任何方法制得。例如，短纖維可采用轉(zhuǎn)刀或剪斷機(jī)由連續(xù)直纖維
切割而得，獲得直的(即不巻曲的)短纖維，或還可沿著短纖維長度方向由具有鋸齒形巻曲
的巻曲連續(xù)纖維切割而得，巻曲(或重復(fù)彎曲)頻率優(yōu)選不超過8個(gè)巻曲/厘米。 短纖維還可通過將連續(xù)纖維拉斷而形成，從而獲得具有變形部分的短纖維，所述
變形部分用作巻曲。拉斷短纖維可通過在拉斷操作期間將一扎或一束連續(xù)長絲拉斷來制
得，所述拉斷操作具有一個(gè)或多個(gè)指定距離的拉斷區(qū)域，從而形成無規(guī)變化的纖維團(tuán)，所述
纖維具有可經(jīng)由拉斷區(qū)域調(diào)節(jié)來控制的平均切斷長度。 可使用本領(lǐng)域熟知的常規(guī)長纖維和短纖維環(huán)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(tǒng)紡紗纖維長度。就長纖 維而言，通常采用最多16. 5cm(6.5in)的精紡或毛紡系統(tǒng)纖維。然而，這不旨在限于環(huán)錠紡 紗，因?yàn)檫€可使用氣流噴射紡紗、自由端紡紗以及將短纖維轉(zhuǎn)化成可用短纖紗的許多其他 類型的紡紗方法來紡紗。 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(tǒng)拉斷方法形 成的紗線中的短纖維通常具有最多18cm(7in)的長度。然而，通過如例如PCT專利申請(qǐng)WO 0077283中所述的方法，由拉斷方法制得的短纖紗還可具有最大長度最多為50cm(20in)的 短纖維。拉斷短纖維通常不需要巻曲，因?yàn)槔瓟喾椒ㄏ蛩隼w維賦予了一定程度的巻曲。
術(shù)語連續(xù)長絲是指具有相對(duì)小的直徑并且其長度比短纖維所指定的那些長度更 長的柔韌纖維。連續(xù)長絲纖維和連續(xù)長絲的復(fù)絲可由本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法制得。
聚合物纖維包含得自胺單體(選自4，4'-二氨基二苯砜、3，3'-二氨基二苯砜、以 及它們的混合物)的聚合物或共聚物，所述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(jié)構(gòu)
NH2-Ar「S02-Ar2-NH2 其中A巧和Ar2是任何未取代或取代的六元碳原子芳基，并且A巧和Ar2可相同或 不同。在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，A巧和Ai^是相同的。更優(yōu)選地，所述六元碳原子芳基具 有相對(duì)于S02基團(tuán)的間位或?qū)ξ蝗∠虻倪B接基。具有該一般結(jié)構(gòu)的這一單體或多個(gè)單體在 相容溶劑中與酸性單體反應(yīng)以生成聚合物?？捎玫乃嵝詥误w一般具有下列結(jié)構(gòu)
Cl-CO-Ar3-CO_Cl 其中Ar3是任何未取代或取代的芳環(huán)結(jié)構(gòu)，并且與A巧和/或Ar2可相同或不同。在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，A^是六元碳原子芳基。所述六元碳原子芳基還更優(yōu)選具有間 位或?qū)ξ蝗∠虻倪B接基。在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，A巧和Ar2相同，并且Ar3不同于A巧和 Ar2。例如，A巧和Ar2可均為具有間位取向連接基的苯環(huán)，而Ar3可以是具有對(duì)位取向連接 基的苯環(huán)?？捎玫膯误w的實(shí)例包括對(duì)苯二甲酰氯、間苯二甲酰氯等等。在一些優(yōu)選的實(shí)施 方案中，所述酸為對(duì)苯二甲酰氯或它與間苯二甲酰氯的混合物，并且胺單體為4，4' -二氨 基二苯砜。在另一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述胺單體是重量比率為約3 : l的4，4'-二氨 基二苯砜和3，3' -二氨基二苯砜的混合物，其形成均具有砜單體的共聚物制得的纖維。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)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 自砜胺單體的重復(fù)單元，和得自對(duì)苯二胺和/或間苯二胺的胺單體。在一些優(yōu)選的實(shí)施方 案中，所述砜酰胺重復(fù)單元與其他酰胺重復(fù)單元的含量重量比率為約3 : 1。在一些實(shí)施方 案中，至少80摩爾％的胺單體為砜胺單體或砜胺單體的混合物。為方便起見，本文將使用 縮寫"PSA"來代表所有整個(gè)類別的由得自如前所述砜單體的聚合物或共聚物制得的纖維。
在一個(gè)實(shí)施方案中，得自砜單體的聚合物和共聚物優(yōu)選經(jīng)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酰胺溶劑諸如N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰 胺或它們混合物中的縮聚反應(yīng)制得。在此類縮聚反應(yīng)的一些實(shí)施方案中，還可存在無機(jī)鹽 諸如氯化鋰或氯化鈣。如果需要，可通過與非溶劑諸如水形成沉淀、中和、洗滌和干燥，分離 出所述聚合物。所述聚合物還可經(jīng)由界面聚合反應(yīng)制得，所述界面聚合反應(yīng)可直接制得聚 合物粉末，然后將所述粉末溶解在用于制備纖維的溶劑中。 使用聚合物或共聚物在聚合反應(yīng)溶劑中所形成的溶液，或在另一種聚合物或共聚 物溶劑中所形成的溶液，可經(jīng)由溶液紡絲將所述聚合物或共聚物紡成纖維?？山?jīng)由干紡絲、 濕紡絲或干噴濕紡絲(還被稱為氣隙紡絲)，通過多孔噴絲頭實(shí)現(xiàn)纖維紡絲，以生成本領(lǐng)域 已知的復(fù)絲或絲束。然后按需要，采用常規(guī)技術(shù)處理紡絲后復(fù)絲或絲束中的纖維，以將所述 纖維中和、洗滌、干燥或熱處理，制得穩(wěn)定且可用的纖維。示例性的干紡絲、濕紡絲和干噴濕 紡絲方法公開于美國專利公開3， 063， 966、3， 227， 793、3， 287， 324、3， 414， 645、3， 869， 430、 3， 869， 429、3， 767， 756和5， 667， 743中。 制備PSA纖維或包含砜胺單體的共聚物的具體方法公開于授予Wang等人的中國 專利公布1389604A中。該參考文獻(xiàn)公開了被稱為聚磺酰胺纖維(PSA)的纖維，其可通過將 50至95重量％的4，4' - 二氨基二苯砜和5至50重量％的3，3' - 二氨基二苯砜混合物與 等摩爾量的對(duì)苯二甲酰氯的二甲基乙酰胺溶液共聚形成的共聚物溶液紡絲制得。授予Chen 等人的中國專利公布1631941A也公開了制備PSA共聚物紡絲溶液的方法，所述溶液由質(zhì)量 比率為IO : 90至90 : 10的4，4'-二氨基二苯砜和3，3'-二氨基二苯砜的混合物與等摩 爾量的對(duì)苯二甲酰氯的二甲基乙酰胺溶液共聚而形成。另一種制備共聚物的方法還公開于 授予Sokolov等人的美國專利公開4， 169,932中。該參考文獻(xiàn)公開了使用叔胺以增加縮聚 反應(yīng)速率，從而制備聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPD-T)共聚物。該專利還公開了通過用另一 種芳族二胺諸如4， 4' - 二氨基二苯砜替代5至50摩爾％的對(duì)苯二胺(PPD)來制備PPD-T 共聚物。 所述短纖紗還包含極限氧指數(shù)(L0I)為21或更高的紡織用短纖維，這是指紡織用 短纖維或僅由紡織用短纖維制得的織物將不會(huì)維持火焰在空氣中燃燒。在一些優(yōu)選的實(shí)施 方案中，所述紡織用短纖維具有至少26或更高的LOI。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述紡織用短纖維具有比PSA短纖維斷裂韌度更大的 斷裂韌度，其一般為約3克/旦尼爾(2.7克/分特)。在一些實(shí)施方案中，所述紡織用短纖 維具有至少3. 5克/旦尼爾(3. 2克/分特)的斷裂韌度。在某些其他實(shí)施方案中，所述紡 織用短纖維具有至少4克/旦尼爾(3. 6克/分特)或更大的斷裂韌度。加入韌度更高的 紡織用短纖維可向所述短纖紗提供額外的強(qiáng)度，這將使由所述短纖紗制得的最終織物和服 裝的強(qiáng)度和耐久性得到改進(jìn)。而且，在一些情況下，據(jù)信由紡織用短纖維向所述短纖紗提供 的額外韌度可在由所述紗線制得的織物和衣物中得到放大，致使在所述織物中獲得比在所 述短纖紗中更大的韌度改進(jìn)。 可使用多種不同的纖維作為紡織用短纖維。在一些實(shí)施方案中，芳族聚酰胺纖維 可在所述共混物中用作紡織用短纖維。在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，間位芳族聚酰胺纖維可 在所述共混物中用作紡織用短纖維。所謂芳族聚酰胺是指其中至少85%的酰胺(-C0NH-) 連接基直接與兩個(gè)芳環(huán)相連的聚酰胺。間位芳族聚酰胺是在聚合物鏈中包含間位構(gòu)型或間 位取向連接基的一類聚酰胺?？蓪⑻砑觿┡c芳族聚酰胺一起使用，并且實(shí)際上已發(fā)現(xiàn)，可 將多達(dá)10重量％的其他聚合材料與芳族聚酰胺共混，或者可使用共聚物，所述共聚物具有 多達(dá)10%的替代芳族聚酰胺的二胺的其他二胺，或多達(dá)10%的替代芳族聚酰胺的二酰氯 的其他二酰氯。在一些實(shí)施方案中，優(yōu)選的間位芳族聚酰胺纖維是聚(間苯二甲酰間苯二 胺)(MPD-I)?？墒褂枚喾N方法通過干紡或濕紡來紡制該纖維；美國專利公開3， 063， 966和 5， 667， 743是可用方法的例證。 在一些實(shí)施方案中，對(duì)位芳族聚酰胺纖維可在所述共混物中用作紡織用短纖維， 以增加耐火焰強(qiáng)度并且降低熱收縮性。對(duì)位芳族聚酰胺纖維當(dāng)前可以商品名Kevlai^得自 E. I. du Pont de Nemours (Wilmington, Delaware)，并且可以商品名Twaron⑧得自Teijin Ltd. (Tokyo, J即an)。就本發(fā)明目的而言，將得自Teijin Ltd. (Tokyo, J即an)并且將由共 聚(對(duì)亞苯基/3，4' -二苯基酯對(duì)苯二甲酰胺)制得的1^(*1101^ 纖維視為對(duì)位芳族聚酰 胺纖維。 在一些實(shí)施方案中，聚唑型纖維可在所述共混物中用作紡織用纖維。例如，適宜的 聚唑包括聚苯并唑(polybenzazole)、聚吡啶并唑(polypyridazole)、聚噁二唑等，并且可 以是均聚物或共聚物。添加劑可與聚唑一起使用，并且最多達(dá)10重量％的其他聚合材料 可與所述聚唑共混。還可使用具有多達(dá)10%或更多的取代聚唑的單體的其他單體的共聚 物。適宜的聚唑均聚物和共聚物可由已知的方法制得，諸如美國專利公開4，533，693(授 予Wolfe等人，1985年8月6日)、4， 703， 103 (授予Wolfe等人，1987年10月27日)、 5，089，591(授予Gregory等人，1992年2月18日)、4， 772， 678 (授予Sybert等人，1988 年9月20日)、4,847， 350 (授予Harris等人，1992年8月11日)和5,276， 128(授予Ros enberg等人，1994年1月4日)中所述的那些。 在一些實(shí)施方案中，優(yōu)選的聚苯并唑是聚苯并咪唑、聚苯并噻唑和聚苯并噁唑。如 果所述聚苯并唑是聚苯并咪唑，則其優(yōu)選為聚([5，5'-雙-lH-苯并咪唑]-2，2' -二 基-1， 3-亞苯基)，其稱為PBI。如果所述聚苯并唑?yàn)榫郾讲⑧邕?，則其優(yōu)選為聚苯并雙噻 唑，并且其更優(yōu)選為聚(苯并[1，2-d :4，5-d']雙噻唑-2，6-二基-l，4-亞苯基)，其稱為 PBT。如果所述聚苯并唑?yàn)榫郾讲f唑，則其優(yōu)選為聚苯并雙噁唑，并且其更優(yōu)選為聚(苯 并[1，2-d :4，5-d']雙噁唑-2，6-二基-l，4-亞苯基)，其稱為PB0。在一些實(shí)施方案中，
7優(yōu)選的聚吡啶并唑?yàn)閯偘舾叻肿泳圻拎げ⒍?，包括?吡啶并二咪唑)、聚(吡啶并二噻 唑)和聚(吡啶并二氧雜唑)。優(yōu)選的聚(吡啶并二氧雜唑)為聚(1，4-(2，5-二羥基)亞 苯基-2，6-吡啶并[2，3-d :5，6-d' ] 二咪唑，其稱為PIPD。適宜的聚吡啶并二唑可由已知 的方法制得，諸如美國專利公開5， 674， 969中所述的那些。 在一些實(shí)施方案中，優(yōu)選的聚噁二唑包括聚噁二唑均聚物和共聚物，其中偶聯(lián)官 能團(tuán)之間按摩爾數(shù)計(jì)至少50%的化學(xué)單元為環(huán)狀芳族或雜環(huán)芳族環(huán)單元。優(yōu)選的聚二唑以 商品名0xalon⑧禾P Arselon⑧知名。 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及阻燃短纖紗、織造織物和防護(hù)服，其包含25至90 重量份的聚合物短纖維和10至75重量份的紡織用短纖維，所述聚合物短纖維包含得自單 體的結(jié)構(gòu)體，所述單體選自4，4'-二氨基二苯砜、3，3'-二氨基二苯砜、以及它們的混合物； 所述紡織用短纖維具有21或更高的極限氧指數(shù)，所述重量份是按所述紗線中的聚合物纖 維和紡織用纖維的總量計(jì)的。在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述聚合物短纖維的含量為50至 75重量份，并且所述紡織用短纖維的含量為25至50重量份，所述重量份是按所述紗線中聚 合物短纖維和紡織用短纖維的總量(共100份)計(jì)的。在某些其他優(yōu)選實(shí)施方案中，所述 聚合物短纖維的含量為60至70重量份，并且所述紡織用短纖維的含量為30至40重量份， 所述重量份是按所述紗線中的聚合物短纖維和紡織用短纖維的總量計(jì)的。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，各種類型的短纖維以短纖維共混物形式存在。所謂纖 維共混物是指兩種或更多種短纖維類型的任何方式的組合。所述短纖維共混物優(yōu)選為"緊 密共混物"，這是指共混物形式的各種短纖維形成相對(duì)均勻的纖維混合物。在一些實(shí)施方案 中，所述兩種或更多種短纖維類型在紡紗之前或之時(shí)共混，以便各種短纖維均勻分布于短 紗束中。 在作為阻燃材料時(shí)，所述聚合物短纖維或PSA短纖維是非常弱的纖維，纖維一般 具有約3克/旦尼爾(2. 7克/分特)的斷裂韌度，和約30至60克/旦尼爾(27至55克 /分特)的低拉伸模量。據(jù)信，加入低達(dá)10重量％量的更高強(qiáng)度和更高模量的紡織用短纖 維可有助于提高織物強(qiáng)度。在某些其他實(shí)施方案中，據(jù)信加入大于約25重量％但不大于約 50重量％量的更高強(qiáng)度和更高模量的紡織用短纖維可提供優(yōu)選用于防護(hù)服的織物。在某些 尤其優(yōu)選的實(shí)施方案中，將聚合物或PSA短纖維與拉伸強(qiáng)度更高且模量更高的聚間苯二甲 酸間苯二胺酰胺短纖維混合。此類織物具有更低的剛度，因此比完全由大量聚間苯二甲酸 間苯二胺酰胺短纖維制得的織物更柔韌。聚間苯二甲酸間苯二胺酰胺和PSA纖維均具有高 阻燃性，因此大部分強(qiáng)度低但撓性高的PSA纖維與小部分強(qiáng)度高且模量高的聚間苯二甲酸 間苯二胺酰胺纖維的組合，將確保所得阻燃織物可向服裝提供柔性織物外殼，以用于需要 阻燃性和舒適性的環(huán)境中。 織物可由短纖紗制得，并且可包括但不限于織造織物或針織織物。 一般的織物設(shè) 計(jì)和構(gòu)造是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。所謂"織造"織物是指，通常在織機(jī)上形成的通過經(jīng)向 或緯向交織紗線，并且使紗線彼此填充或交織以形成任何織物組織(諸如平織、四經(jīng)破緞 紋織、方平織、緞面織、斜紋織等等)的織物。據(jù)信平織和斜紋織是商業(yè)中最常使用的組織， 并且是許多實(shí)施方案中優(yōu)選的。 所謂"針織"織物是指通常通過使用針將紗線圈互連而形成的織物。在許多情況 下，為制得針織織物，將短纖紗喂入到將紗線轉(zhuǎn)變成織物的針織機(jī)中。如果需要，可向針織機(jī)中提供合股或未合股的多條經(jīng)線或紗線；即，使用常規(guī)技術(shù)將一束紗線或一束合股紗線 同時(shí)喂入到針織機(jī)中并且針織成織物，或直接針織成服裝制品諸如手套。在一些實(shí)施方案 中，希望通過將具有纖維緊密共混物的一種或多種短纖紗與一種或多種其他短紗或連續(xù)長 絲紗線同時(shí)喂入，從而將功能性添加到針織織物中?？烧{(diào)節(jié)針織緊密度以滿足任何具體的 需要。已在例如單面針織物和毛圈針織物花紋中發(fā)現(xiàn)了防護(hù)服裝性能的非常有效的組合。
在一些尤其可用的實(shí)施方案中，短纖紗可用于制備阻燃性服裝。在一些實(shí)施方案 中，所述服裝具有基本上一層由短纖紗制得的防護(hù)織物。示例性的此類服裝包括消防人員 或軍事人員的連褲衫和連衣工作服。此類套裝通常用于罩在消防人員服裝之外，并且用于 跳傘進(jìn)入到某個(gè)區(qū)域以撲滅森林火災(zāi)。其他服裝可包括在可能發(fā)生極度熱事件的諸如化學(xué) 處理工業(yè)或工業(yè)電氣/電力環(huán)境下可穿著的褲子、襯衫、手套、袖套等。在一些優(yōu)選的實(shí)施 方案中，所述織物具有至少0. 8卡每平方厘米每盎司每平方碼的耐電弧性。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及制備阻燃短纖紗的方法，所述方法包括形成纖 維混合物，所述混合物包含25至90重量份的聚合短纖維和10至75重量份的紡織用短纖 維，所述聚合短纖維包含得自單體的結(jié)構(gòu)體，所述單體選自4，4' _二氨基二苯砜、3，3' -二 氨基二苯砜、以及它們的混合物；所述紡織用短纖維具有21或更高的極限氧指數(shù)，所述重 量份是按所述紗線中的聚合物纖維和紡織用纖維的總量(共IOO份)計(jì)的；并且將所述纖 維混合物紡成短纖紗。在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述聚合物短纖維的含量為50至75重 量份，并且所述紡織用短纖維的含量為25至50重量份，所述重量份是按所述紗線中聚合物 短纖維和紡織用短纖維的總量計(jì)的。在某些其他實(shí)施方案中，所述聚合物短纖維的含量為 60至70重量份，并且所述紡織用短纖維的含量為30至40重量份，所述重量份是按所述紗 線中聚合物短纖維和紡織用短纖維的總量計(jì)的。 在一個(gè)實(shí)施方案中，通過制得所述聚合物短纖維和所述紡織用短纖維的緊密共混 物來形成所述纖維的纖維混合物。如果需要，可將其他短纖維與該相對(duì)均勻的短纖維混合 物組合。可通過多種本領(lǐng)域已知的方法獲得所述共混合物，包括將許多連續(xù)長絲線筒放在 線軸架上，并且同時(shí)切割兩種或更多種類型的長絲以形成切割短纖維共混物的方法；或涉 及開松不同短纖維捆，然后在開棉機(jī)、共混機(jī)和梳理機(jī)中將各種纖維開松和共混的方法；或 形成各種短纖維長條，然后將其進(jìn)一步加工以形成混合物的方法，如在梳理中形成纖維混 合物長條?？刹捎弥苽淅w維緊密共混合物的其他方法，只要各種類型的不同纖維相對(duì)均勻 地分布于整個(gè)共混物中。如果由所述共混物形成紗線，則所述紗線同樣具有相對(duì)均勻的短 纖維混合物。 一般來講，在最優(yōu)選的實(shí)施方案中，將單獨(dú)的短纖維開松或分離至在纖維加工 中可制得可用織物的正常程度，使得由于短纖維不良開松造成的纖維結(jié)或纖維節(jié)以及其他 主要缺陷不以有損于最終織物品質(zhì)的量存在。 在優(yōu)選的方法中，如下制得短纖維緊密共混物首先將得自開松捆的短纖維與任 何其他短纖維(如果是附加功能所需的)混合在一起。然后使用梳理機(jī)將纖維共混物梳成 條。在纖維產(chǎn)業(yè)中，通常使用梳理機(jī)來分離纖維，調(diào)整纖維，并且將纖維遞送到松散組合纖 維的連續(xù)股線中，并且無顯著纏繞，其通常被稱為生條。通常通過但不限于兩步拉伸法將生 條加工成熟條。 然后采用技術(shù)，由熟條制成短纖紗，所述技術(shù)包括常規(guī)的棉紡系統(tǒng)或短纖紡紗工 藝，諸如自由端紡紗和環(huán)錠紡紗；或高速氣紡技術(shù)，諸如Murata氣流噴射紡紗，其中使用空
9氣來將短纖維捻合成紗線。還可采用常規(guī)的毛紡系統(tǒng)或長纖紡紗工藝，諸如精梳或半精梳 環(huán)錠紡或拉斷紡紗來實(shí)現(xiàn)短纖紗的制備。無論采用何種加工系統(tǒng)，環(huán)錠紡紗一般是制備短 纖紗的優(yōu)選方法。
測li式方法 根據(jù)FTMS 191A ;5041來獲得基重值。 磨損試驗(yàn)。根據(jù)ASTM D-3884-01"Standard Guide for AbrasionResistance of Textile Fabrics (轉(zhuǎn)臺(tái)，雙頭法)"來測定織物的耐磨損性能。 儀器化暖體假人試驗(yàn)。根據(jù)ASTM F 1930方法(1999)，使用穿有由測試織物 制得的標(biāo)準(zhǔn)花紋連衣工作服的儀器化暖體假人，采用"Predicted Burn Injuries for a Person Wearing a SpecificGarment or System in a Simulated Flash Fire of Specif iclntensity"來測定防燒傷性能。 耐電弧性試驗(yàn)。根據(jù)ASTM F-1959-99 "Standard Test Method forDetermining the Arc Thermal Performance Value of Materials forClothing"來測定織物的耐電弧 性。每種織物的電弧熱性能值(ATPV)為穿著該織物的人員所接觸的能量的量度，其相當(dāng)于 在50%時(shí)間內(nèi)由此接觸造成的二級(jí)燒傷。抓樣試驗(yàn)。根據(jù)ASTM D-5034-95"Standard Test Method forBreaking Strength and Elongation of Fabrics (抓樣試驗(yàn))"來測定織物的抗抓取性(斷裂拉伸強(qiáng)度)。
撕裂試。根據(jù)ASTM D-5587-03"Standard Test Method for Tearingof Fabrics by Trapezoid Procedure"來測定織物的抗撕裂性。 熱保護(hù)性能(TPP)試驗(yàn)。根據(jù)NFPA 2112"Standard on FlameResistant Garments for Protection of Industrial Perso騰lAgainst Flash Fire，，來測定織物的熱保護(hù)性 能。所述熱保護(hù)性能涉及在織物暴露于直接火焰或熱輻射時(shí)，織物向織物下的穿著者皮膚 提供連續(xù)且可靠保護(hù)的能力。 垂直火焰試驗(yàn)。根據(jù)ASTM D-6413-99 "Standard Test Method forFlame Resistance of Textiles (垂直法)"來測定織物的炭化長度。 極限氧指數(shù)(L0I)是以體積百分比表示的氧和氮混合物中的最低氧濃度，所述混 合物在ASTM G125/D2863條件下剛好可維持初始室溫下的材料的有焰燃燒。
實(shí)施例 本發(fā)明可由下列實(shí)施例進(jìn)行示例，但不限于下列實(shí)施例。所有份數(shù)和百分比均按
重量計(jì)，除非另外指明。 實(shí)施例1 該實(shí)施例示出了由PSA纖維和間位芳族聚酰胺短纖維的緊密共混物構(gòu)成的阻燃 短纖紗和織物。所述PSA短纖維由聚合物與等摩爾量的對(duì)苯二甲酰氯的二甲基乙酰胺溶液 共聚而形成，并且以俗名Tanlon⑧而知名，所述聚合物由4， 4' - 二氨基二苯砜和3， 3' - 二 氨基二苯砜制得。間位芳族聚酰胺短纖維由聚(間苯二甲酰間苯二胺)聚合物制得，具有 大于PSA纖維的韌度，并且由E. I. du Pont de Nemours & Company以商標(biāo)N0MEX 纖維銷 售。 由常規(guī)棉紡系統(tǒng)設(shè)備制備和加工由40重量％間位芳族聚酰胺纖維和60% PSA纖維構(gòu)成的清棉混紡條，然后使用環(huán)錠細(xì)紗機(jī)紡成短纖紗，所述短纖紗具有4. 0的捻系數(shù)和 約21特(28棉紗支數(shù))的單紗尺寸。然后在合股機(jī)上將兩條此類單紗合股，制得阻燃性雙 股紗線，以用作織物經(jīng)紗。采用類似的工藝和相同的捻度和混紡比來制得24特(24棉紗支 數(shù))單紗，并且將這些單紗中的兩條合股形成雙股織物緯紗。 然后使用PSA纖維和聚間苯二甲酰間苯二胺短纖維緊密共混物的環(huán)錠紡細(xì)紗作 為經(jīng)線和緯線，并且在有梭織機(jī)上織造成織物，獲得具有2X1斜紋織和26經(jīng)X 17緯每厘 米(72經(jīng)X52緯每英寸)構(gòu)造以及約215g/m2(6. 5oz/yd2)基重的本色織物。然后在熱水 中擦洗該本色斜紋織物，并且在低張力下干燥。然后使用堿性染料將擦洗過的織物噴射染 色。所得織物具有約231g/m2(7oz/yd2)的基重和超過28的LOI。表l示出了所得織物的 性能。"+ "表示比對(duì)照織物那些性能優(yōu)異的性能，并且標(biāo)記"0"表示對(duì)照織物性能，或與對(duì) 照織物性能相當(dāng)?shù)男阅堋?0/+"表示性能稍優(yōu)于對(duì)照織物性能。
表1
性能100% PSA實(shí)施例1
標(biāo)稱基重 (opsy)77
抓樣試驗(yàn) 斷裂強(qiáng)度(lbf)W/F0+
撕裂 (lbf)W/F0+
泰伯磨損量 (循環(huán))CS-10/1000g0+
TPP (cal/cm2)00/+
垂直火焰 (in)W/F00/+
儀器化暖體假人試驗(yàn)(身體燒傷％)00/+
ARC評(píng)定(cal/cm2)00/+ 實(shí)施例2 通過將實(shí)施例1中的織物根據(jù)圖案剪切成織物形樣，并且將所述形樣縫合在一起 形成用作工業(yè)防護(hù)服裝的防護(hù)性連衣工作服，從而將所述織物制成防護(hù)制品，包括服裝。同 樣，將織物剪切成織物形樣，并且將所述形樣縫合在一起形成包括防護(hù)襯衫和一條防護(hù)褲 的防護(hù)服裝組合。如果需要，可將織物剪切并且縫合以形成其他防護(hù)服裝組件，諸如連衣工 作服、頭巾、袖套和圍裙。
權(quán)利要求
阻燃短纖紗，所述阻燃短纖紗包含25至90重量份的聚合物短纖維，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’-二氨基二苯砜、3，3’-二氨基二苯砜、以及它們的混合物；和10至75重量份的紡織用短纖維，所述紡織用短纖維具有21或更大的極限氧指數(shù)；所述重量份是按所述紗線中的聚合物纖維和紡織用纖維共100重量份計(jì)的。
2. 權(quán)利要求1的阻燃短纖紗，其中所述聚合物短纖維的含量為50至75重量份，并且所述紡織用短纖維的含量為25至50 重量份，所述重量份是按所述紗線中的聚合物短纖維和紡織用短纖維共100份計(jì)的。
3. 權(quán)利要求2的阻燃短纖紗，其中所述聚合物短纖維的含量為60至70重量份，并且所 述紡織用短纖維的含量為30至40重量份，所述重量份是按所述紗線中的聚合物短纖維和 紡織用短纖維共100重量份計(jì)的。
4. 權(quán)利要求1的阻燃短纖紗，其中用于所述聚合物短纖維中的至少80摩爾％的聚合物 或共聚物得自砜胺單體或砜胺單體的混合物。
5. 權(quán)利要求l的阻燃短纖紗，其中所述紡織用短纖維具有3.5克/旦尼爾(3.2克/分特)或更高的韌度。
6. 權(quán)利要求5的阻燃短纖紗，其中所述紡織用短纖維具有4克/旦尼爾(3. 6克/分 特)或更高的韌度。
7. 權(quán)利要求l的阻燃短纖紗，其中所述聚合物還包含得自單體的結(jié)構(gòu)體，所述單體選 自對(duì)苯二甲酰氯、間苯二甲酰氯、以及它們的混合物。
8. 權(quán)利要求1的阻燃短纖紗，其中所述紡織用短纖維包含聚(間苯二甲酰間苯二胺)。
9. 權(quán)利要求l的阻燃短纖紗，其中所述紡織用短纖維為選自對(duì)位芳族聚酰胺、聚苯并 唑、聚吡啶并唑、聚噁二唑，以及它們的混合物的纖維。
10. 包含權(quán)利要求1的紗線的織造織物。
11. 包含權(quán)利要求1的紗線的防護(hù)服。
12. 制備阻燃短纖紗的方法，所述方法包括a) 形成纖維混合物，所述纖維混合物包含25至90重量份的聚合物短纖維和10至75 重量份的紡織用短纖維，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' -二氨基二苯砜、3，3' -二氨基二苯砜、以及它們的混合物；所述紡織用短纖維具有 21或更高的極限氧指數(shù)，所述重量份是按所述紗線中的聚合物纖維和紡織用纖維共100重 量份計(jì)的；以及b) 將所述纖維混合物紡成短纖紗。
13. 權(quán)利要求12的制備阻燃短纖紗的方法，其中所述聚合物短纖維的含量為50至75 重量份，并且所述紡織用短纖維的含量為25至50重量份，所述重量份是按所述紗線中的聚 合物短纖維和紡織用短纖維共100重量份計(jì)的。
14. 權(quán)利要求12的制備阻燃短纖紗的方法，其中所述聚合物短纖維的含量為60至70 重量份，并且所述紡織用短纖維的含量為30至40重量份，所述重量份是按所述紗線中的聚 合物短纖維和紡織用短纖維共100重量份計(jì)的。
15. 權(quán)利要求12的制備阻燃短纖紗的方法，其中用于所述聚合物短纖維中的至少80摩 爾％的聚合物或共聚物得自砜胺單體或砜胺單體的混合物。
16. 權(quán)利要求15的制備阻燃短纖紗的方法，其中所述紡織用短纖維具有3. 5克/旦尼 爾(3. 2克/分特)或更高的韌度。
17. 權(quán)利要求16的制備阻燃短纖紗的方法，其中所述紡織用短纖維具有4克/旦尼爾 (3.6克/分特)或更高的韌度。
18. 權(quán)利要求12的制備阻燃短纖紗的方法，其中所述聚合物還包含得自單體的結(jié)構(gòu) 體，所述單體選自對(duì)苯二甲酰氯、間苯二甲酰氯、以及它們的混合物。
19. 權(quán)利要求12的制備阻燃短纖紗的方法，其中所述紡織用短纖維包含聚(間苯二甲 酰間苯二胺)。
20. 權(quán)利要求12的制備阻燃短纖紗的方法，其中所述紡織用短纖維為選自對(duì)位芳族聚 酰胺、聚苯并唑、聚吡啶并唑、聚噁二唑、以及它們的混合物的纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及阻燃短纖紗和包含這些紗線的織物和服裝、以及它們的制備方法。所述紗線具有25至90重量份的聚合物短纖維和10至75重量份的紡織用短纖維，所述聚合物短纖維包含得自單體的結(jié)構(gòu)體，所述單體選自4，4’-二氨基二苯砜、3，3’-二氨基二苯砜、以及它們的混合物；所述紡織用短纖維具有21或更高的極限氧指數(shù)，所述重量份是按紗線中的聚合物纖維和紡織用纖維共100重量份計(jì)的。
文檔編號(hào)D01F6/76GK101784705SQ200880103716
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月22日
發(fā)明者D·古克特, R·帕里, R·朱, V·加巴拉, Y·巴德 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司