耐热纤维的制作方法

背景技术：

1、由耐燃（fr）或耐热织物形成的防护衣服通常用于保护穿着者免受其可能遇到的危险状况。此类衣服包括设计成由消防员、军人、人员、第一响应者、应急人员、电气工人、焊工以及诸如石油钻井和精炼、发电、运输、建筑、金属精炼和制造的行业中的工人穿戴的那些服装。耐燃织物通过抵抗点燃、不维持火焰、不滴落或粘附到穿着者的皮肤上并且具有有限的热收缩率和热导率而使由于暴露于火焰、闪焰或电弧闪光事件而造成伤害的风险最小化。此外，织物在火焰暴露期间不应破裂，以防止火焰直接冲击穿着者的皮肤。诸如地毯、室内装饰、窗帘、家具、墙壁覆盖物、运输工具（例如，汽车、火车、飞机、公共汽车、游轮）中的座椅套、遮阳篷、防弹板载体/背心、帐篷和消防装备的各种非服装应用也需要耐燃性。

2、可以采用不同的策略来获得织物的耐燃性。这些方法包括使用一种或多种固有耐燃纤维（即，由永久耐火的材料制成的纤维，并且其中耐火性不会因穿着、洗涤或磨损而改变），对织物施加化学阻燃处理或涂层，或组合这两种方法，其中固有耐燃纤维与非耐燃纤维组合，并且织物任选地用阻燃化学品处理以增强对热和火焰的耐受性。使用这些策略，已经开发了许多耐燃织物用于防护服装以及其他最终用途和应用。对于服装应用以及许多其他应用（例如，飞机座椅套），需要严格的测试以确保织物和由其制成的衣服符合行业标准（例如，nfpa 2112和iso 11612）。

3、符合耐燃标准的纺织品通常掺入昂贵的纤维（例如，间位芳族聚酰胺，如dupontnomex®）和/或具有有限拉伸强度的纤维（例如，变性聚丙烯腈，如kaneka protex®）。此外，虽然一些纤维可表现出高拉伸强度和抗撕裂性（例如，对位芳族聚酰胺，如dupont kevlar®），但它们也具有有限的延伸并增加织物的刚性和硬度。因此，由此类织物构成的衣服穿着起来可能不舒服，具有有限的柔韧性，并且手感粗糙或有刺痒感，这可能刺激皮肤，特别是在穿着者更可能出汗的温暖气候中。许多fr织物具有比相当的非fr织物更低的强度和耐磨性，这导致更短的衣服寿命。此外，与由聚酯（例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯）或尼龙（例如，尼龙-6,6或聚酰胺-6,6）构成的常规服装纤维相比，固有耐燃纤维可能更难以染色并且表现出降低的色牢度，这也缩短了衣服的使用寿命。

4、改善织物的舒适性或耐久性或改善当使用固有fr纤维或当将阻燃化学品施加到织物上时不理想的其他织物特性（例如，色牢度）的常见策略是在组合物中包含非fr纤维。然而，在不影响织物在耐燃性测试和/或烧伤预测测试中的性能的情况下，仅可使用有限量的此类材料。例如，尼龙-6,6纤维具有高强度和耐磨性，以及使织物对皮肤舒适的回潮和伸长水平。此外，尼龙-6,6纤维在高温工业洗涤中可以容易地以良好的色牢度染色，尽管它们在暴露于火焰时会熔化和燃烧。因此，符合如nfpa 2112、nfpa 70e或iso 11612的标准的耐燃服装织物通常掺入最多20%含量的尼龙-6,6，因为耐燃性必须优先于其他期望的特性，如强度、耐久性和舒适性。

5、与商品脂族聚酰胺（如尼龙-6（pa6）和尼龙-6,6（pa66））相比具有优异耐热性并且具有与市售pa66服装纤维类似的强度、耐磨性、可染性和色牢度的聚酰胺基纤维（长丝或短纤维）可以以显著更高的负载量掺入耐燃织物中。这可产生更舒适和耐用的织物，该织物仍将提供耐燃衣服通常所需的多重危险防护。通过确保这种类型的耐燃织物满足一种或多种相关标准的要求，可以减轻来自各种风险的伤害。这些标准包括但不限于旨在保护暴露于以下的个体的那些标准：闪焰（例如，nfpa 2112、iso 11612）、电弧（例如，nfpa 70e、en61482-2）、焊接危险（例如，iso 11611）、静电（例如，iso 1149）、化学飞溅（例如，iso13034）、熔融金属飞溅（例如，iso 9150）、结构消防危险（例如，nfpa 1971）和荒地消防危险（例如，nfpa 1977）。

6、织物的增强的舒适性可受若干因素影响，包括但不限于增加的透气性、较轻的重量、增加的弹性、改善的水分管理（即，织物将水分从皮肤移开并从织物蒸发的能力）、改善的热管理、更柔软的手感、更光滑的织物和增加的悬垂性（即，减小的刚度）。同样，织物耐久性的许多方面影响包含该织物的衣服的穿着寿命，包括但不限于织物耐磨性、撕裂强度、拉伸强度、抗起球性、色牢度（例如，对洗涤、uv暴露、出汗、摩擦或漂白的色牢度）、尺寸稳定性以及耐污及防垢性和防粘性。

7、部分芳族聚酰胺基纤维具有优异的耐热性，并且因此与仅包含脂族尼龙（诸如pa6或pa66）的相当纤维相比，可以以更大的比例掺入耐燃织物中。然而，纯pa-mxd6可实现的拉伸强度和耐磨性低于仅包含脂族尼龙的相当纤维。需要耐热、具有高强度且具有高耐磨性的纤维。

技术实现思路

1、本发明的各个方面提供了一种耐热熔纺纤维，该耐热熔纺纤维包含部分芳族聚酰胺，该部分芳族聚酰胺包括pa-mxd6、pa-pxd6、pa-mxd6/pxd6或它们的组合。该纤维还包含至少部分脂族聚酰胺。该部分芳族聚酰胺为该纤维中聚酰胺总量的至少50重量%。

2、本发明的各个方面提供了一种耐热熔纺纤维，该耐热熔纺纤维包含部分芳族聚酰胺，该部分芳族聚酰胺为pa-mxd6并且具有如根据iso 307在96%硫酸中测量的2.4至2.9的相对粘度（rv）。该纤维还包含至少部分脂族聚酰胺，该至少部分脂族聚酰胺为pa66并且具有如根据astm d789作为8.4w/w%在90%甲酸中的溶液测量的65至95的rv。该部分芳族聚酰胺为纤维中聚酰胺总重量的55重量%至90重量%，该至少部分脂族聚酰胺为纤维中聚酰胺总重量的45重量%至10重量%，并且该部分芳族聚酰胺和该至少部分脂族聚酰胺一起为纤维的90重量%至100重量%。

3、本发明的各个方面提供了一种耐热熔纺纤维，该耐热熔纺纤维包含部分芳族聚酰胺，该部分芳族聚酰胺为pa-mxd6，具有如根据iso 307在96%硫酸中测量的2.4至2.9的rv，并且为纤维的55重量%至90重量%。该纤维还包含至少部分脂族聚酰胺，该至少部分脂族聚酰胺为pa66，为纤维的45重量%至10重量%，并且具有如根据astm d789作为8.4w/w%在90%甲酸中的溶液测量的65至95的rv。

4、本发明的各个方面提供了一种纱线，该纱线包含耐热纤维或仅由耐热纤维构成。该纤维包含部分芳族聚酰胺，该部分芳族聚酰胺包括pa-mxd6、pa-pxd6、pa-mxd6/pxd6或它们的组合。该纤维还包含至少部分脂族聚酰胺。该部分芳族聚酰胺为该纤维中聚酰胺总量的至少50重量%。

5、本发明的各个方面提供了一种织物。该织物包含纱线，该纱线包含耐热纤维。该纤维包含部分芳族聚酰胺，该部分芳族聚酰胺包括pa-mxd6、pa-pxd6、pa-mxd6/pxd6或它们的组合。该纤维还包含至少部分脂族聚酰胺。该部分芳族聚酰胺为该纤维中聚酰胺总量的至少50重量%。

6、本发明的各个方面提供了一种形成耐热纤维的方法。该方法包括熔融共混部分芳族聚酰胺和至少部分脂族聚酰胺以形成共混物。该方法还包括对共混物进行熔纺以形成耐热纤维。该纤维包含部分芳族聚酰胺和至少部分脂族聚酰胺，其中部分芳族聚酰胺为纤维中聚酰胺总量的至少50重量%。

7、本发明的各个方面具有优于其他耐热纤维和/或包括其他耐热纤维的纱线和织物的各种优点。例如，在各个方面，本发明的耐热纤维具有高拉伸强度，这赋予织物强度和耐久性，并且因此延长了由该织物制成的衣服的寿命周期。耐热纤维可以具有由单独的部分芳族聚酰胺（诸如单独的pa-mxd6）形成的纤维不能实现的物理特性水平，诸如韧度、韧性和耐磨性。

8、与仅由至少部分脂族聚酰胺（例如，pa66）形成的纤维相比，耐热纤维可具有增加的炭形成、燃烧期间降低的滴落倾向以及燃烧期间减少的总热释放，其中总热释放可根据astm d7309通过热解燃烧流动量热法来测量。在各个方面，本发明的耐热纤维在与其他纤维和/或纱线共混以形成耐燃织物时带来各种优点。在各个方面，由本发明的耐热纤维形成的织物可以具有通过在纱线中共混100%部分芳族聚酰胺短纤维（例如，pa-mxd6）以及共混100%至少部分脂族聚酰胺短纤维（例如，pa66）而形成的织物所不能实现的在耐燃测试（例如，分别根据astm d6413或iso 15025和astm f1930或iso 13506的垂直可燃性和仪表化人体模型测试）、耐热特性和物理特性（例如，强度、耐久性等）中的性能水平和组合。

9、在各个方面，除了物理特性的改善之外，将至少部分脂族聚酰胺添加到部分芳族聚酰胺中还提供了纤维的纺丝特性的改善，诸如通过能够在较低温度下引发纤维拉伸。任选地向聚合物熔融共混物中添加催化剂和抗氧化剂也可改善纤维的物理特性，诸如韧度。

10、在各个方面，代替将至少部分脂族聚酰胺添加到部分芳族聚酰胺中对焦炭产率和总热释放的线性加权平均影响，本发明的纤维的至少部分脂族聚酰胺含量对焦炭产率和总热释放具有不成比例的负影响。因此，本发明的纤维的各种实施方案具有基于线性加权平均已不能预测的良好的耐热性能（例如，高的焦炭形成和低的热释放）和良好的物理特性（例如，韧度和耐磨性）的组合。在各个方面，使用具有较高粘度的至少部分脂族聚酰胺（例如，粘度大于或等于50rv或大于或等于65rv的pa66）可用于进一步调节纤维的特性并且可导致甚至更大的纤维韧度。

11、在各个方面，本发明的纤维通过提供强度、耐磨性和可加工性的改善，同时保持热释放和焦炭形成的显著部分的改善，可以掺入织物中以提供与使用纯的部分芳族聚酰胺纤维（例如，pa-mxd6）类似的阻燃性益处，而不会不利地影响织物的保护性水平（例如，防止来自闪焰或电弧闪光暴露的烧伤）。虽然脂族聚酰胺纤维（诸如pa66或pa6）通常被限制在总体织物的20%以下，以便织物是自熄的并且满足耐燃性保护要求，但是本发明的纤维的各个方面可以以较高百分比（诸如30%至50%）掺入织物中，同时仍然使织物能够是自熄的并且满足阻燃性保护要求，诸如根据nfpa 2112、nfpa 70e和iso 11612、iso 14116、iso 61482-1-1、iso 61482-1-2和iso 13506标准。

12、在各个方面，本发明的纤维的改善的耐热性是聚合物组合物所固有的，并且因此不能像在具有有限水溶性的添加剂或施加到纤维、纱线或织物上的局部/表面处理的情况下那样被洗出或从纤维上磨损。在各个方面，本发明的纤维可以是对皮肤舒适的，可以用染色/印花聚酰胺服装纤维的常规技术染色/印花，并且可以适合于在热水中或用工业衣物洗涤，因为阻燃性能是纤维所固有的。在各个方面，本发明的纤维可具有回潮性，使得其穿着舒适（类似于常规脂族尼龙，如n6或n66），但仍比纤维素纤维更快干燥。