芳香族聚酰胺的功能化改性：方法与应用

（一）导电、抗静电改性

日本帝人报道了采用表面油剂处理技术制备抗静电芳香族聚酰胺纤维，所使用的表面改性剂为有0.1%～1.0%（对纤维）磷酸C6～C10醇的部分酯碱金属盐，或者含量不低于0.01%（对纤维）的无机化合物粉末。如对3，4′－二胺二苯基酯／对苯二胺／对苯二甲酸（摩尔比为25∶25∶50）的共聚物长丝，当油剂中己基磷酸钾盐含量为70%，上油率为0.4%时，所制成的纱线其静电压为0。

共混纺丝是实现导电、抗静电芳香聚酰胺的一个重要的手段。例如，帝人公司采用导电碳粒子用于导电芳香聚酰胺的制备。采用N－甲基－2－吡咯烷酮配制导电碳粒10%的溶液（pH 11.0）（溶液I）和6%聚对亚苯基－3′，4′－氧化二亚苯基对苯二酰胺（pH 5.0）（溶液II），在60℃下搅拌4h，制成的浆液含15.0%（对溶液II）的导电碳粒。采用干湿法纺丝技术，以含N－甲基－2－吡咯烷酮的水溶液为凝固浴，初生纤维经过水洗、干燥，在530℃下拉伸4.0倍，并以80m／min的速度卷绕，所得纤维的体积比电阻为5.0×103Ω·cm。

（二）改善染色性能

Nadagawa等通过间位的亚二甲苯基二胺部分代替间苯二胺和间苯二甲酰氯共聚后湿法纺丝，所得纤维在保持好的耐热性的同时具有良好的染色性能。如可乐丽公司开发由对苯二甲酸和特殊的二胺化合物（C9二胺）制得的半芳香族聚酰胺PA－9T，由它制成耐热性纤维Paquemt，其熔点为265℃，玻璃化转变温度为120℃，强度为4.2cN／dtex，断裂伸长为20%，吸湿率为1.76%，可用分散染料染色，类似于聚酯纤维。用该纤维加工的手术衣，经140℃高温灭菌处理15min后，强度保持率比聚酯好。

采用非卤化芳族磷酸酯，其结构简式为ROPO（OR）［OXOPO（OR）］nOR，其中R代表非卤化的苯基，X代表双酚A残余物，n为l～3）也可实现改善间位芳族聚酰胺纤维染色性、阻燃和洗涤性能。

（三）阻燃性

蔡明中、黎苇等以2，5－二氯对苯二甲酰氯作为第三单体，将其与间苯二甲酰氯、间苯二胺进行低温溶液共缩聚反应，可合成高阻燃性的PMIAC树脂。

日本帝人公司采用含耐热温度≥145℃的受阻胺抗氧化剂作为功能性添加剂，或是采用聚酰胺含≥85%（摩尔分数）的间苯二甲酰间苯二胺单元和含烷基苯磺酸盐制备高温下抗褪色、高极限氧指数、高耐光性功能芳香族聚酰胺纤维。例如纺丝原液采用含有30g聚间苯二甲酸间苯二胺，3.6g十二烷基苯磺酸三丁基苄基铵盐，7.5%CR741（不含卤素的芳族磷酸酯）以及3%Nylostab S－EED（受阻胺）共混体系进行纺丝，所制得织物耐光牢度为（JISL－0842）3～4级，极限氧指数28.1%。该织物用含4%（owf）Kayacryl Blue GSL－ED的染液在135℃下染色60min，制成的染色织物得色量L值为33.9（GRETAG MACBETH电脑配色仪Color Eye CE3100）。

此外，帝人还报道了采用含有烷基苯磺酸盐（如月桂基苯磺酸四丁基磷酸盐）和无卤化合物的芳族磷酸酯制备具有优异阻燃性和耐洗涤性能的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维；含苄基三丁基铵十二烷基苯磺酸等添加剂的95%（质量分数）的间苯二酸间苯二胺共聚物纤维与5%Twaron混合制造酰胺纤维，所得纤维的极限氧指数为27%，同时该纤维显示出极好的可染性，适用于生产消防装备、填充包，室内用纺织产品，如窗帘等。(www.xing528.com)

（四）无盐离子芳纶

对于防火、电绝缘和线路板等场合的使用材料，要求原材料中离子浓度的控制达到ppm级。因此提出了制备无盐离子芳纶的研究，这是一类在制备开始就控制无机盐离子含量的间位芳族聚酰胺纤维。日本帝人申请了相关的制备专利，如采用基本不含盐的芳族聚酰胺浆液（例如含钠离子量为5.30×10－4，钾离子为8×10－6，钙离子为5×10－6，铁离子为2.3×10－6的聚间苯二甲酸间苯二胺溶解在N－甲基－2－吡咯烷酮中，浓度为21.5%），进入60%N－甲基－2－吡咯烷酮水溶液的酰胺溶剂型不含盐水溶液凝固浴中，形成多孔纤维，经过多级拉伸、水洗、热处理后，所制成纤维的线密度为2.22dtex，密度为1.35g／cm3，拉伸强度为4.30cN／dtex，伸长25.0%，300℃条件下热收缩率达4.5%，钠离子为7.5×10－5，铁离子含量为7.7×10－5，氯离子含量为1.1×10－4。

（五）潜在可收缩的间位芳香族聚酰胺纤维

日本帝人公司申请具有潜在可收缩的间位芳香族聚酰胺纤维。这类纤维含有＞85%（mol）的间亚苯基间苯二酰胺重复单元，将这类间位芳香族聚酰胺溶解于酰胺型极性溶剂，如N－甲基吡咯烷酮，原液浓度15%～25%（质量分数），采用25%～37%（质量分数）氯化钙和15%～40%（质量分数）极性溶剂（如270～400℃）的水溶液凝固浴中凝固，洗涤纤维，在70～100℃水溶液中拉伸1.7～2.8倍，得到收缩系数为7%～16%，在120℃时60min的收缩数为6～14／25mm的潜在可收缩间位芳香族聚酰胺纤维。

（六）原位着色芳纶

着色芳香族聚酰胺纤维通过将芳香族聚酰胺和1.5%～20%聚丙烯腈的混合物制成溶液通过湿纺或干湿纺获得，然后将纤维在240～350℃的热空气中进行热处理，热处理过程中聚丙烯腈氧化从而使纤维着色。这种着色芳香族聚酰胺纤维可用于生产耐热防火的防护衣物。将聚丙烯腈粉末（芳香聚酰胺质量的3%）加入18.5%浓度的聚间苯二甲酰间苯二胺的二甲基乙酰胺溶液中，搅拌10h，然后将溶液于30℃条件下在二甲基乙酰胺／水浴中纺丝，再将纤维在280℃热空气中热处理15min，这就生产出黑色的芳香族聚酰胺纤维。

（七）耐化学试剂、耐摩擦性能

芳香族聚酰胺对于强酸、强碱等均较为敏感。采用由脂肪族二胺和二芳羧酸制成的半芳族聚酰胺纤维，或同时在这类半芳族聚酰胺纤维中加入0.003%～5%铜化合物和0.01%～5%无机或有机卤素化合物作为抗氧剂，可制备具有一定耐化学、耐磨的功能化芳香族聚酰胺纤维材料。如采用熔点为305℃的对苯二甲酸与壬二胺共聚物在330℃、拉伸比10倍下熔纺，在210℃下拉伸，拉伸比3.35，制成单丝。所纺制的单丝在250℃和含0.05%氧的氯气下热处理，制成单丝的抗张强度达3.21cN／dtex，采用特殊的试验方法，即用砂纸摩擦该单丝所需的断裂循环数为3327次。