生产精细非晶形聚合物纤维的方法、精细非晶形聚合物纤维以及用于生产这种纤维的喷丝头

技术领域

本发明总体上涉及纤维和用于生产纤维的系统、方法和装置。更具体 地，本发明涉及精细的旦尼尔非晶形聚合物纤维(如精细的旦尼尔聚醚酰 亚胺纤维)，以及在没有抽出纺丝纤维的情况下，通过熔融纺丝聚合物用 于生产这样的纤维的系统、方法和装置。

背景技术

使用针对半晶质材料的熔体和物理特性，即低熔体粘度、优异的热稳 定性和结晶性已经优化完全建立的方法和加工设备已经生产合成纤维很 多年。传统上，已经使用半晶质材料生产合成纤维，这些半晶质材料在熔 融状态下具有很低的粘度，并且需要加工方法或模头设计方法以产生在喷 丝头孔图案上均匀的熔体分布。设计喷丝头(spinneret)以有助于熔体的 均匀分布。但是这些设计没有有利地使用非晶形聚合物，包括热塑性塑料 诸如聚醚酰亚胺。使用熔融纺丝方法将非晶形热塑性塑料加工成纤维，是 在传统的熔融纺丝线上尝试的新方法，具有有限的成功。这些问题中的一 些可以归咎于加工设备的设计不适合于非晶体材料。尽管需要，还是没有 针对在没有抽出合成的纤维的情况下，通过将其熔融纺丝来将非晶形热塑 性塑料生产成精细纤维以减少它们的旦尼尔的专门设计的熔融纺丝线 (melt spinning line)或喷丝头。

传统上，已经使用半晶质材料生产合成纤维，这些半晶质材料在从喷 丝头抽出后结晶，并且轻易地熔融纺丝成每细线2旦尼尔(dpf)及以下 的精细的旦尼尔纤维。非晶体材料在抽出后并不形成晶体，并且因此在使 用常规的熔融纺丝方法，将所述过程的抽出部分拉伸至2dpf及以下期间， 并不具有充足的延伸率和强度。传统的加工方案不适合把某些非晶形工程 热塑性组合物(如聚醚酰亚胺(PEI)球粒)转换为精细的旦尼尔纤维， 因为传统的方法导致对于可以实现多精细的纤维的限制。对于具有2或更 低的dpf的聚醚酰亚胺纤维存在需求。需要开发方法和加工技术，其将允 许由非晶形工程热塑性塑料如PEI来生产2dpf和更低的纤维。目前尝试 用传统方法进行精细的旦尼尔纤维的生产，并且是在后转换过程延伸操作 中抽出，或不能抽出低至2dpf及更低。

发明内容

一种实施方式涉及一种方法，包括如下步骤：在400至1500psi的压 力下通过喷丝头挤出聚合物熔体以产生纺丝纤维，在推进辊(forwarding  roll)，有时也称为进料辊上，收集纺丝纤维，由纺丝纤维生产固化的纤维， 并且在没有使固化的纤维经历抽出步骤的情况下，将固化的纤维收集至线 轴(spool)上。熔体可以包含非晶形聚合物组合物，如聚醚酰亚胺。固化 的纤维可以具有大于0至2.5dpf范围内的dpf，和小于或等于2％的收缩 率。

另外的实施方式涉及具有小于2.5的旦尼尔和大于0至小于或等于 2％的收缩率的未抽出的非晶形聚合物纤维。

仍有其它实施方式涉及用于由组合物(包括非晶形聚醚酰亚胺，如聚 醚酰亚胺)生产至多2.5dpf的非晶形未抽出的聚醚酰亚胺纤维的喷丝头。 该喷丝头可以避免分布板的使用，并且可以在比包括分布板的喷丝头的操 作压力低至少40％的压力下操作。该喷丝头可以包括与模头结合的过滤网 组件过滤器(screen pack filter)以将组合物分布至模头。该模头可以具有 多个圆形熔体通道，其中，每个圆形熔体通道具有长度和直径，并且其中， 每个圆形熔体通道的长度：直径的比率是2:1至6:1。

附图说明

参考以下的描述和随附的权利要求，和附图将更好地理解这些和其它 特征、方面和优点，其中：

图1是包括在本发明的各种实施方式的设计中不存在的两种分布板 的现有技术喷丝头设计的示意图；

图2是根据本发明的各种实施方式，具有进料毛细管的三个同心环的 中心核芯分布的72孔喷丝头设计的示意图；

图3是根据本发明的各种实施方式，具有进料毛细管的六个同心环的 用于分布的过滤网组件过滤器的144孔喷丝头设计的示意图；

图4是现有技术纤维生产方法的示意图，可以将其修改以采用根据本 发明的各种实施方式的喷丝头。

应当理解的是，各种实施方式不局限于在附图中显示的布置和手段。

具体实施方式

在以下的详细说明和随附的权利要求中，将提及许多术语，它们限定 为具有以下含义：

“旦尼尔”是对于纤维的线性质量密度的测量单位。在本申请和权利 要求中，将其限定为每9000米按克计的质量。

如在本申请和权利要求中使用的，“喷丝头”是多孔设备，通过它挤 出塑料聚合物熔体以形成纤维。

无论是否明确地表明，在本文中所有的数值都假定被术语“约”修饰。 术语“约”通常是指本领域技术人员将其认为等同于所述值的数量范围(例 如，具有同样的功能或结果)。在许多情况下，术语“约”可以包括四舍 五入成最近有效数字的数量。

本发明的实施方式涉及用于由工程热塑性塑料(如聚醚酰亚胺)生产 精细的旦尼尔纤维的方法。

在通过熔体挤出形成纤维的传统处理中，高压(1000至2000psi)对 于维持横过喷丝头孔的熔体的均匀分布，并且其中采用骤冷装置以控制冷 却速度，以及因此当它从喷丝头抽出时材料的结晶度是关键性的。本发明 的各种实施方式避免这些条件，它们对于将非晶形工程热塑性塑料加工成 精细的旦尼尔纤维并不是合乎需要的。根据本发明的实施方式，可以降低 压力(400至2000psi)以减少在熔体状态下材料上的剪切，并且因此减 少那种弊端的负面影响，即纤维束(fiber strand)的滴落或者破碎。已经 发现，在熔体状态中非晶形热塑性塑料的较高的粘度，可以在系统中提供 足够的背压以横过喷丝头均匀分布熔体。当离开喷丝头后，并不在骤冷柜 (quench cabinet)中冷却材料，而实际上，出人意料地得益于在这个空间 中使用热量以减慢非晶体材料的降温速度，并且减少对纺成材料造成的骤 冷影响。使用上面描述的方法，根据本发明的方法可以成功地用于将聚醚 酰亚胺纤维熔纺成2dpf以及更低。

一种实施方式涉及包括一系列步骤的方法。这些步骤可以是连续的或 非连续的。该方法可以包括通过喷丝头挤出熔体以生产纺丝纤维的步骤。

在具有下限和/或上限的范围内的压力下，可以通过喷丝头挤出熔体。 该范围可以包括或不包括下限和/或上限。下限和/或上限可以选自100， 150，200，250，300，350，400，450，500，550，600，650，700，750， 800，850，900，950，1000，1050，1100，1150，1200，1250，1300，1350， 1400，1450，1500，1550，1600，1650，1700，1750，1800，1850，1900， 1950和2000psi。例如，根据某些优选的实施方式，可以在400至1500psi 的压力下通过喷丝头挤出熔体。

熔体可以包含非晶形聚合物组合物。非晶形聚合物组合物可以具有在 具有下限和/或上限的范围内的熔体流速。该范围可以包括或不包括下限和 /或上限。下限和/或上限可以选自1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11， 12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27， 28，29，30，31，32，33，34，35，36，37，38，39，40，41，42，43， 44，45，46，47，48，49，50，51，52，53，54，55，56，57，58，59 和60g/10min中任何一种。例如，根据某些优选的实施方式，非晶形聚 合物组合物可以具有每10min 4至18克(g/10min)的熔体流速。

熔体可以包括一种或多种晶状材料。非晶形聚合物组合物可以包含聚 酰亚胺。聚酰亚胺包含聚醚酰亚胺和聚醚酰亚胺共聚物。聚醚酰亚胺可以 选自(i)聚醚酰亚胺均聚物，例如，聚醚酰亚胺，(ii)聚醚酰亚胺共聚 物，例如，聚醚酰亚胺砜，以及(iii)它们的组合。聚醚酰亚胺是已知的 聚合物，并且在和SILTEM*商标(SABIC  Innovative Plastics IP B.V.商标)下由SABIC Innovative Plastics出售。

在一种实施方式中，聚醚酰亚胺具有式(1)：

其中，a是大于1，例如，10至1,000或更多，或更具体地，10至500。

在式(1)中的基团V是包含醚基团(如在本文中使用的“聚醚酰亚 胺”)或醚基团和亚芳基砜基团的组合(“聚醚酰亚胺砜”)的四价连接体。 这样的连接体包含但不局限于：(a)具有5至50个碳原子的取代的或未 取代的、饱和的、不饱和的或芳香族单环的和多环的基团，可选地用醚基 团、亚芳基砜基团或醚基团和亚芳基砜基团的组合取代；(b)具有1至30 个碳原子的取代的或未取代的、线性的或分支的、饱和的或不饱和的烷基 基团以及可选地用醚基团或醚基团、亚芳基砜基团和亚芳基砜基团的组合 取代；或包含上述至少一种的组合。适合的另外的取代包含，但是不局限 于，醚、酰胺、酯和包含上述至少一种的组合。

式(1)中的R基团包含但不局限于取代或未取代的二价有机基团， 如：(a)具有6至20个碳原子的芳烃基团以及它们的卤化衍生物；(b) 具有2至20个碳原子的直链或支链亚烷基基团；(c)具有3至20个碳原 子的亚环烷基团，或(d)式(2)的二价基团：

其中，Q¹包含但不局限于二价部分，如-O-，-S-，-C(O)-，-SO₂-，-SO-， -C_yH_2y-(y是1至5的整数)，以及它们的卤化衍生物，包含全氟亚烷基基 团。

在一种实施方式中，连接体V包含但不局限于式(3)的四价芳香族 基团：

其中，W是二价部分，包含-O-，-SO₂-，或式-O-Z-O-的基团，其中， -O-或-O-Z-O-基团的二价键是在3,3’，3,4’，4,3’，或4,4’位置，并且其中， Z包含，但不局限于，式(4)的二价基团：

其中，Q包含，但不局限于二价部分，包含-O-，-S-，-C(O)，-SO₂-， -SO-，-C_yH_2y-(y是1至5的整数)，以及它们的卤化衍生物，包含全氟亚 烷基基团。

在一种具体的实施方式中，聚醚酰亚胺包含大于1，具体地，10至 1000，或更具体地，10至500个式(5)的结构单元：

其中，T是-O-或式-O-Z-O-的基团，其中，-O-或-O-Z-O-基团的二价 键是在3,3’，3,4’，4,3’，或4,4’位置；正如上面所限定的，Z是式(3)的 二价基团；以及正如上面所限定的，R是式(2)的二价基团。

在另一种具体的实施方式中，聚醚酰亚胺砜是包含醚基团和砜基团的 聚醚酰亚胺，其中，在式(1)中至少50mol％的连接体V和基团R包含 二价的亚芳基砜基团。例如，所有的连接体V，但是没有基团R，可以包 含亚芳基砜基团；或所有的基团R，但没有连接体V可以包含亚芳基砜基 团；或假如包含芳基砜基团的V和R基团的总摩尔部分大于或等于50 mole％，亚芳基砜可以以连接体V和R基团的一些部分存在。

甚至更具体地，聚醚酰亚胺砜可以包含大于1，具体地，10至1000， 或更具体地，10至500个式(6)的结构单元：

其中，Y是-O-，-SO₂-，或式-O-Z-O-的基团，其中，-O-，SO₂-，或-O-Z-O- 基团的二价键是在3,3’，3,4’，4,3’，或4,4’位置，其中，Z是如上面限定 的式(3)的二价基团，并且假如在式(2)中Y摩尔数+R摩尔数的总和 的大于50mole％包含-SO₂-基团，R是如上面限定的式(2)的二价基团。

应当理解的是，聚醚酰亚胺和聚醚酰亚胺砜可以可选地包含不包含醚 或醚和砜基团的连接体V，例如式(7)的连接体：

包括这样的连接体的酰亚胺单元通常以0至10mol％，具体地，0至 5mol％的单元总数的量存在。在一种实施方式中，没有另外的连接体V 存在于聚醚酰亚胺和聚醚酰亚胺砜。

在另一种具体的实施方式中，聚醚酰亚胺包含10至500个式(5)的 结构单元，并且聚醚酰亚胺砜包含10至500个式(6)的结构单元。

通过任何适合的方法可以制备聚醚酰亚胺和聚醚酰亚胺砜。在一种实 施方式中，聚醚酰亚胺和聚醚酰亚胺共聚物包括缩聚聚合方法 (polycondensation polymerization process)和卤素置换聚合方法 (halo-displacement polymerization process)。

缩聚方法可以包括用于制备具有结构(1)的聚醚酰亚胺的方法，称 之为硝基置换方法(nitro-displacement process)(在式(8)中，X是硝基)。 在硝基置换方法的一种实例中，用99％硝酸硝化N-甲基邻苯二甲酰亚胺 以产生N-甲基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺(4-NPI)和N-甲基-3-硝基邻苯二 甲酰亚胺(3-NPI)的混合物。在纯化之后，当存在相转移催化剂时，包 含大约95份的4-NPI和5份的3-NPI的混合物在甲苯中与双酚A(BPA) 的二钠盐反应。这种反应在称为硝基置换步骤中产生BPA-双酰亚胺和 NaNO₂。在纯化之后，在酰亚胺交换反应中BPA-双酰亚胺与邻苯二甲酸 酐反应，以提供BPA二酐(BPADA)，其进而与二胺(如，在亚酰胺化- 聚合步骤中处于邻二氯苯中的间亚苯基二胺(MPD))反应以提供产物聚 醚酰亚胺。

其它二胺也是可能的。适合的二胺的实例包含：间苯二胺；对苯二胺； 2,4-二氨基甲苯；2,6-二氨基甲苯；间苯二甲基二胺；对苯二甲基二胺；联 苯胺；3,3’-二甲基联苯胺；3,3’-二甲氧基联苯胺；1,5-二氨基萘；双(4-氨 基苯基)甲烷；双(4-氨基苯基)丙烷；双(4-氨基苯基)硫醚；双(4-氨基苯基) 砜；双(4-氨基苯基)醚；4,4’-二氨基二苯基丙烷；4,4’-氨基二苯基甲烷(4,4’- 亚甲基二苯胺)；4,4’-二氨基二苯基硫醚；4,4’-二氨基二苯基砜；4,4’-二氨 基二苯基醚(4,4’-氧双苯胺)；1,5-二氨基萘；3,3’-二甲基联苯胺；3-甲基七 亚甲基二胺；4,4-二甲基七亚甲基二胺；2,2’,3,3’-四氢-3,3,3’,3’-四甲基-1,1’- 螺二[1H-茚]-6,6’-二胺；3,3’,4,4’-四氢-4,4,4’,4’-四甲基-2,2’-螺二[2H-1-苯并 -吡喃]-7,7’-二胺；1,1’-双[1-氨基-2-甲基-4-苯基]环己烷，和它们的异构体 以及包含上述至少一种的混合物和共混物。在一种实施方式中，二胺是特 定的芳香族二胺，特别地，间苯二胺和对苯二胺，和包含上述至少一种的 混合物。

可以与二胺一起使用的适合的二酐，包含并且不局限于2,2-双[4-(3,4- 二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐；4,4’-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯醚二酐；4,4’- 双(3,4-二羧基苯氧基)二苯基硫醚二酐；4,4’-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯甲 酮二酐；4，4’-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯基砜二酐；2,2-双[4-(2,3-二羧基 苯氧基)苯基]丙烷二酐；4,4’-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯醚二酐；4,4’-双(2,3- 二羧基苯氧基)二苯基硫醚二酐；4,4’-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐； 4,4’-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯基砜二酐；4-(2,3-二羧基苯氧基)-4’-(3,4-二 羧基苯氧基)二苯基-2,2-丙烷二酐；4-(2,3-二羧基苯氧基)-4’-(3,4-二羧基苯 氧基)二苯醚二酐；4-(2,3-二羧基苯氧基)-4’-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基硫醚 二酐；4-(2,3-二羧基苯氧基)-4’-(3,4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐；4-(2,3- 二羧基苯氧基)-4’-(3,4-二羧基苯氧基)二苯砜二酐；1,3-双(2,3-二羧基苯氧 基)苯二酐；1，4-双(2,3-二羧基苯氧基)苯二酐；1,3-双(3,4-二羧基苯氧基) 苯二酐；1,4-双(3,4-二羧基苯氧基)苯二酐；3,3’,4,4’-二苯基四羧酸二酐； 3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐；萘二甲酸二酐，如2,3,6,7-萘二甲酸二酐， 等等；3,3’,4,4’-二苯基磺酸四羧酸二酐；3,3’,4,4’-二苯基醚四羧酸二酐； 3,3’,4,4’-二甲基二苯基硅烷四羧酸二酐；4,4’-双(3,4二羧基苯氧基)二苯基 硫醚二酐；4,4’-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯砜二酐；4,4’-双(3,4-二羧基苯氧 基)二苯基丙烷二酐；3,3’,4,4’-联苯基四羧酸二酐；双(邻苯二甲酸)苯基锍 化物氧化物二酐(bis(phthalic)phenylsulphineoxide dianhydride)；对亚苯基 -双(三苯基邻苯二甲酸)二酐；间亚苯基-双(三苯基邻苯二甲酸)二酐；双(三 苯基邻苯二甲酸)-4,4’-二苯醚二酐；双(三苯基邻苯二甲酸)-4,4’-二苯基甲 烷二酐；2,2’-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐；4,4’-氧代二邻苯二甲酸二 酐；均苯四甲酸二酐；3,3’,4,4’-二苯砜四羧酸二酐；4,4’-双酚A二酐；氢 醌二邻苯二甲酸二酐；6,6’-双(3,4-二羧基苯氧基)-2,2’,3,3’-四氢-3,3’,3,3’- 四甲基--1,1’-螺二[1H-茚]二酐；7,7’-双(3,4-二羧基苯氧基)-3,3’,4,4’-四氢 -4,4,4’,4’-四甲基--2,2’-螺二[2H-1-苯并吡喃]二酐；1,1’-双[1-(3,4-二羧基苯 氧基)-2-甲基-4-苯基]环己烷二酐；3,3’,4,4’-二苯砜四羧酸二酐；3,3’,4,4’- 二苯基硫醚四羧酸二酐；3,3’,4,4’-二苯基亚砜四羧酸二酐；4,4’-氧代二邻 苯二甲酸二酐；3,4’-氧代二邻苯二甲酸二酐；3,3’-氧代二邻苯二甲酸二酐； 3,3’-二苯甲酮四羧酸二酐；4,4’-羰基二邻苯二甲酸二酐；3,3’,4,4’-二苯基 甲烷四羧酸二酐；2,2-双(4-(3,3-二羧基苯基)丙烷二酐；2,2-双(4-(3,3-二羧 基苯基)六氟丙烷二酐；(3,3’,4,4’-二苯基)苯基膦四羧酸二酐；(3,3’,4,4’-二 苯基)苯基膦氧化物四羧酸二酐；2,2’-二氯-3,3’,4,4’-联苯基四羧酸二酐； 2,2’-二甲基-3,3’,4,4’-联苯基四羧酸二酐；2,2’-二氰基-3,3’,4,4’-联苯基四羧 酸二酐；2,2’-二溴-3,3’,4,4’-联苯基四羧酸二酐；2,2’-二碘-3,3’,4,4’-联苯基 四羧酸二酐；2,2’-二三氟甲基-3,3’,4,4’-联苯基四羧酸二酐；2,2’-双(1-甲基 -4-苯基)-3,3’,4,4’-联苯基四羧酸二酐；2,2’-双(1-三氟甲基-2-苯基)-3,3’,4,4’- 联苯基四羧酸二酐；2,2’-双(1-三氟甲基-3-苯基)-3,3’,4,4’-联苯基四羧酸二 酐；2,2’-双(1-三氟甲基-4-苯基)-3,3’,4,4’-联苯基四羧酸二酐；2,2’-双(1-苯 基-4-苯基)-3,3’,4,4’-联苯基四羧酸二酐；4,4’-双酚A二酐；3,4’-双酚A二 酐；3,3’-双酚A二酐；3,3’,4,4’-二苯基亚砜四羧酸二酐；4,4’-羰基二邻苯 二甲酸二酐；3,3’,4,4’-二苯基甲烷四羧酸二酐；2,2’-双(1,3-三氟甲基-4-苯 基)-3,3’,4,4’-联苯基四羧酸二酐，和它们的所有异构体，以及上述物质的 组合。

用于制造聚醚酰亚胺和聚醚酰亚胺砜的卤素置换聚合方法包括但不 局限于，式(8)的双(邻苯二甲酰亚胺)的反应：

其中，R是如上面所描述的，并且X是硝基基团或卤素。例如，通过 式(9)的相应酸酐的与式(10)的有机二胺缩合可以形成双-邻苯二甲酰 亚胺(8)：

其中，X是硝基基团或卤素，

H₂N-R-NH₂(10)，

其中，R是如上面所描述的。

式(10)的胺化合物的例证包含：乙二胺、丙二胺、三亚甲基二胺、 二乙三胺、三乙四胺、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九 亚甲基二胺、十亚甲基二胺、1,12-十二烷二胺、1,18-十八烷二胺、3-甲基 七亚甲基二胺、4,4-二甲基七亚甲基二胺、4-甲基九亚甲基二胺、5-甲基九 亚甲基二胺、2,5-二甲基六亚甲基二胺、2,5-二甲基七亚甲基二胺、2,2-二 甲基丙二胺、N-甲基-双(3-氨基丙基)胺、3-甲氧基六亚甲基二胺、1,2-双(3- 氨基丙氧基)乙烷、双(3-氨基丙基)硫醚、1,4-环己烷二胺、双-(4-氨基环 己基)甲烷、间苯二胺、对苯二胺、2,4-二氨基甲苯、2,6-二氨基甲苯、间 苯二甲基二胺、对苯二甲基二胺、2-甲基-4,6-二乙基-1,3-亚苯基二胺、5- 甲基-4,6-二乙基-1,3-亚苯基二胺、联苯胺、3,3’-二甲基联苯胺、3,3’-二甲 氧基联苯胺、1，5-二氨基萘、双(4-氨基苯基)甲烷、双(2-氯-4-氨基-3,5- 二乙基苯基)甲烷、双(4-氨基苯基)丙烷、2,4-双(b-氨基-叔-丁基)甲苯、双(对 -b-氨基-叔-丁基苯基)醚、双(对-b-甲基-邻-氨基苯基)苯、双(对-b-甲基-邻- 氨基戊基)苯、1,3-二氨基-4-异丙基苯、双(4-氨基苯基)醚和1,3-双(3-氨基 丙基)四甲基二硅氧烷。可以使用这些胺的混合物。包含砜基团的式(10) 的胺化合物的例证包含但不局限于，二氨基二苯砜(DDS)以及双(氨基 苯氧基苯基)砜(BAPS)。可以使用包含上述胺的任何一种的组合。

在存在或缺乏相转移催化剂时，可以通过双(邻苯二甲酰亚胺)(8) 与式HO-V-OH的二羟基取代的芳烃的碱金属盐的反应合成聚醚酰亚胺， 其中，V是如上面所描述的。适合的相转移催化剂在美国专利号5,229,482 中公开。具体地，可以使用二羟基取代的芳烃，双酚，如双酚A，或双酚 的碱金属盐和另外的二羟基取代的芳烃的碱金属盐的组合。

在一种实施方式中，聚醚酰亚胺包含式(5)的结构单元，其中，每 个R独立地是对亚苯基或间亚苯基或包含上述至少一种的混合物；并且T 是式-O-Z-O-的基团，其中，-O-Z-O-基团的二价键是在3,3’位置，以及Z 是2,2-二亚苯基丙烷基团(双酚A基团)。而且，聚醚酰亚胺砜包含式(6) 的结构单元，其中至少50mole％的R基团具有式(4)，其中Q是-SO₂- 并且剩余的R基团独立地是对亚苯基或间亚苯基或包含上述至少一种的 组合；T是式-O-Z-O-的基团，其中，-O-Z-O-基团的二价键是在3,3’位置， 以及Z是2,2-二亚苯基丙烷基团。

在制造在本文中描述的聚合组分中，可以单独地或者彼此组合地或者 与其它的公开的聚合材料一起使用聚醚酰亚胺和聚醚酰亚胺砜。在一种实 施方式中，只使用聚醚酰亚胺。在另一种实施方式中，聚醚酰亚胺：聚醚 酰亚胺砜的重量比可以是99:1至50:50。

聚醚酰亚胺可以具有由凝胶渗透色谱法(GPC)所测量的每摩尔5000 至100,000克(g/摩尔)的重均分子量(Mw)。在一些实施方式中，Mw 可以是10,000至80,000。如在本文中使用的分子量指的是绝对重均分子量 (Mw)。

如在25℃下在间甲酚中所测量的，聚醚酰亚胺可以具有大于或等于 0.2分升/克(dl/g)的固有粘度。在这个范围之内，如在25℃下在间甲酚 中所测量的，固有粘度可以是0.35至1.0dl/g。

如使用根据ASTM测试D3418的示差扫描量热法(DSC)所测量的， 聚醚酰亚胺可以具有大于180℃的玻璃转化温度，具体地，200℃至500℃。 在一些实施方式中，聚醚酰亚胺，尤其是，聚醚酰亚胺具有240至350℃ 的玻璃转化温度。

正如使用6.7千克(kg)重量，在340至370℃下，通过美国试验器 材协会(American Society for Testing Materials)(ASTM)DI 238所测量的， 聚醚酰亚胺可以具有0.1至10克/分(g/min)的熔体指数。

用于制造聚醚酰亚胺(例如，具有结构(1)的聚醚酰亚胺)的可替 代的卤素置换聚合方法是称为氯置换方法的方法(在式(8)中，X是氯)。 下面说明氯置换方法：当存在催化量的苯基亚膦酸钠催化剂时，4-氯邻苯 二甲酸酐与间亚苯基二胺反应以产生间亚苯基二胺的双氯邻苯二甲酰亚 胺(CAS号148935-94-8)。随后在存在处于邻二氯苯或茴香醚溶剂中的催 化剂时，双氯邻苯二甲酰亚胺通过与BPA二钠盐的氯置换反应进行聚合 反应。可替代地，可以采用3-氯-和4-氯邻苯二甲酸酐的混合物以提供同 分异构的双氯邻苯二甲酰亚胺的混合物，其可以通过与如上面描述的BPA 二钠盐的氯置换进行聚合。

硅氧烷聚醚酰亚胺可以包含聚硅氧烷/聚醚酰亚胺嵌段共聚物，基于嵌 段共聚物的总重量，其具有大于0和小于40重量百分数(wt％)的硅氧 烷含量。嵌段共聚物包含式(I)的硅氧烷嵌段：

其中，在每次出现时R^1-6独立地选自由以下各项组成的组：具有5 至30个碳原子的取代的或未取代的，饱和的，不饱和的，或芳香族单环 基团，具有5至30个碳原子的取代的或未取代的，饱和的，不饱和的， 或芳香族多环基团，具有1至30个碳原子的取代的或未取代的烷基基团， 具有2至30个碳原子的取代的或未取代的烯基基团，V是四价连接体， 其选自由以下各项组成的组：具有5至50个碳原子的取代的或未取代的， 饱和的，不饱和的，或芳香族单环和多环基团，具有1至30个碳原子取 代的或未取代的烷基基团，具有2至30个碳原子取代的或未取代的烯基 基团，以及包含上述连接体中至少一种的组合，g等于1至30，并且d是 2至20。商购的硅氧烷聚醚酰亚胺可以在商品名SILTEM*(*SABIC  Innovative Plastics IP B.V.的商标)下，从SABIC Innovative Plastics获得。

聚醚酰亚胺可以具有在具有下限和/或上限的范围内的重均分子量 (Mw)。范围可以包括或不包括下限和/或上限。下限和/或上限可以选自 5000，6000，7000，8000，9000，10000，11000，12000，13000，14000， 15000，16000，17000，18000，19000，20000，21000，22000，23000， 24000，25000，26000，27000，28000，29000，30000，31000，32000， 33000，34000，35000，36000，37000，38000，39000，40000，41000， 42000，43000，44000，45000，46000，47000，48000，49000，50000， 51000，52000，53000，54000，55000，56000，57000，58000，59000， 60000，61000，62000，63000，64000，65000，66000，67000，68000， 69000，70000，71000，72000，73000，74000，75000，76000，77000， 78000，79000，80000，81000，82000，83000，84000，85000，86000， 87000，88000，89000，90000，91000，92000，93000，94000，95000， 96000，97000，98000，99000，100000，101000，102000，103000，104000， 105000，106000，107000，108000，109000，和110000道尔顿。例如， 聚醚酰亚胺可以具有5,000至10,000道尔顿，5,000至80,000道尔顿，或 5000至70,000道尔顿的重均分子量(Mw)。主要的烷基胺改性的聚醚酰 亚胺将具有比起始的未改性的聚醚酰亚胺更低的分子量以及更高的熔体 流动。

聚醚酰亚胺可以选自由以下各项组成在组：聚醚酰亚胺(例如正如在 美国专利3,875,116；6,919,422和6,355,723中所描述的)；硅酮聚醚酰亚 胺(例如正如在美国专利4,690,997和4,808,686中所描述的)；聚醚酰亚 胺砜(正如在美国专利7,041,773中所描述的)，以及它们的组合，这些专 利的每一个整体结合于此。

聚醚酰亚胺可以具有在具有下限和/或上限的范围内的玻璃转化温度。 范围可以包括或不包括下限和/或上限。下限和/或上限，可以选自100，110， 120，130，140，150，160，170，180，190，200，210，220，230，240， 250，260，270，280，290，300，和310摄氏度。例如，聚醚酰亚胺可以 具有大于约200摄氏度的玻璃转化温度(Tg)。

聚醚酰亚胺可以基本不含苄型质子(benzylic proton)(小于100ppm)。 聚醚酰亚胺可以不含苄型质子。聚醚酰亚胺可以具有低于100ppm的量的 苄型质子。在一种实施方式中，苄型质子的量介于大于0至低于100ppm 之间。在另一种实施方式中，苄型质子的量是无法检测的。

聚醚酰亚胺可以基本上不含卤素原子(小于100ppm)。聚醚酰亚胺 可以不含卤素原子。聚醚酰亚胺可以具有低于100ppm的量的卤素原子。 在一种实施方式中，卤素原子的量介于大于0至低于100ppm之间。在另 一种实施方式中，卤素原子的量是无法检测的。

在一种实施方式中，聚醚酰亚胺包含聚醚酰亚胺热塑性组合物，包含： (a)聚醚酰亚胺，(b)含磷的稳定剂，对于增加聚醚酰亚胺的熔体稳定 有效的量，其中，包含磷的稳定剂表现出较低的挥发性使得，如通过包含 磷的稳定剂的样品的最初量的热重量分析所测量的，在惰性气氛下，以每 分钟20℃的加热速率，将样品从室温加热至300℃之后，按重量计大于 或等于百分之10的最初量的样品仍然未蒸发。在一种实施方式中，含磷 的稳定剂具有式P-Ra，其中，R’独立地是H、烷基、烷氧基、芳基、芳 氧基或氧取代基，并且a是3或4。这样适合的稳定的聚醚酰亚胺的实例 可以在美国专利号6,001,957中发现，其作为整体结合于此。

该方法可以包括在没有抽出纺丝纤维的情况下在推进或进料辊上收 集纺丝纤维的步骤。在正如图4中描绘的典型的现有技术方法中，当一系 列的抽出导丝辊(统称409)(通常以高速操作)抽取纤维以减少它们的旦 尼尔的时候，会聚导板(convergence guide)406收集纺丝纤维并且在纤维 上施加拉力(pull)。可以以湿润辊(kiss roll)408的形式通过上油装置(finish applicator)将给油材料应用至固化的纤维407。在根据本发明的装置中， 给油和湿润辊408的使用是可选的，并且一系列抽出导丝辊409，可以在 一些实施方式中完全免除。因此，根据本发明的装置包括根据图2或3的 喷丝头，用于收集纺丝纤维的推进或进料辊(forwarding or feeding roll) 和在其上收集用于进一步使用的精细的旦尼尔未抽出纤维的至少一个线 轴(spool)或者绕线筒(bobbin)。该方法可以包括从熔融纺丝聚合物生 产固化纤维的步骤。该方法的实施方式可以包括在不使固化纤维经历抽出 步骤的情况下，在线轴上收集固化纤维的步骤。该方法的实施方式可以在 没有强制风冷冷却步骤的情况下，生产固化纤维。该方法可以包括在没有 任何骤冷(annealing，淬火)步骤的情况下，在线轴上收集纤维的步骤。 该方法可以包括在纺丝纤维离开喷丝头后，加热纺丝纤维的步骤。

固化纤维可以具有在具有下限和/或上限的范围内的dpf。范围可以包 括或不包括下限和/或上限。下限和/或上限可以选自0，0.1，0.2，0.3，0.4， 0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9， 2，2.1，2.2，2.3，2.4，2.5，2.6，2.7，2.8，2.9，3，3.1，3.2，3.3，3.4， 3.5，3.6，3.7，3.8，3.9，4，4.1，4.2，4.3，4.4，4.5，4.6，4.7，4.8，4.9 和5dpf。例如，根据某些优选的实施方式，固化纤维可以具有大于0至 2.5dpf的范围内的dpf。

固化纤维可以具有在具有下限和/或上限的范围内的收缩率。范围可以 包括或不包括下限和/或上限。下限和/或上限可以选自0，0.1，0.2，0.3， 0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8， 1.9，2，2.1，2.2，2.3，2.4，2.5，2.6，2.7，2.8，2.9，3，3.1，3.2，3.3， 3.4，3.5，3.6，3.7，3.8，3.9，4，4.1，4.2，4.3，4.4，4.5，4.6，4.7，4.8， 4.9和5％。例如，根据某些优选的实施方式，固化纤维可以具有小于或等 于2％的收缩率。

一种实施方式还涉及新的喷丝头设计，这些设计适合使用高粘度非晶 形工程热塑性塑料以制造具有低旦尼尔和低收缩率的纤维。与需要使用高 压条件(例如，1500至2000psi)以维持横过喷丝头孔的熔体的均匀分布 的聚醚酰亚胺纤维的已知的加工不同，设计根据各种实施方式的喷丝头能 够在低至400psi(例如，在400至1500psi范围内，优选地，在400至 1200psi范围内，最优选地，在400-1000psi范围内)的压力下均匀分布。 模头设计和相应的喷丝头允许将非晶形热塑性塑料，如PEI熔融纺丝成精 细的旦尼尔纤维。这些实施方式可以在整个模头内全圆形的熔体通道，将 死空间减至最小，或暂停(hang up)非晶体材料将汇集或涡流以及不易流 动的区域，并且暂停(hang up)并且降解，随后间歇地释放降解的材料至 熔体流股中。熔体通道的长度与直径比率对于非晶体材料可以是优化的， 并且可以设计分布通道以减少在材料上的剪切，以及使用熔体状态的非晶 形材料的更高粘度以得到横过喷丝头熔体的均匀分布。将类似的设计用于 所建议的事物上，不管旦尼尔如何先前根本不能纺成纤维的材料，可以纺 丝并且缠绕在线轴上，并且优化该方法以实现精细旦尼尔纤维。

一种具体的实施方式涉及喷丝头和/或包括喷丝头的纺丝组件，其用于 由包含非晶形聚醚酰亚胺的组合物生产至多2.5dpf的非晶形未抽出的聚 醚酰亚胺纤维。喷丝头不需要具有分布板。

喷丝头可以包括具有多个圆形熔体通道的模头，其中，每个圆形熔体 通道具有长度和直径。每个圆形熔体通道的长度：直径的比率可以是1:1， 2:1，3:1，4:1，5:1，6:1，7:1，8:1，9:1，10:1，11:1，或12:1。例如，根 据某些优选的实施方式，每个圆形熔体通道的长度：直径的比率可以是2:1 至6:1。

根据一种实施方式，与包括分布板的相同的喷丝头相比，该喷丝头可 以在降低的压力下运转。根据各种实施方式，没有分布板的喷丝头的操作 压力相对于包括分布板的相同的喷丝头，可以下降一定百分比。该百分比 可以在具有下限和/或上限的范围内。范围可以包括或不包括下限和/或上 限。下限和/或上限可以选自1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12， 13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28， 29，30，31，32，33，34，35，36，37，38，39，40，41，42，43，44， 45，46，47，48，49，50，51，52，53，54，55，56，57，58，59和60％。 例如，根据某些优选的实施方式，根据各种实施方式，没有分布板的喷丝 头的操作压力相对于包括分布板的相同的喷丝头，可以降低至少40％的百 分比。

喷丝头可以进一步包括与模头结合的至少一种过滤网组件过滤器 (screen pack filter)，以将组合物分布至模头。过滤网组件过滤器可以具 有在具有下限和/或上限的范围内的筛孔尺寸(screen size)。范围可以包括 或不包括下限和/或上限。下限和/或上限可以选自100，110，120，130， 140，150，160，170，180，190，200，210，220，230，240，250，260， 270，280，290，300，310，320，330，340，350，360，370，380，390， 400，410，420，430，440，450，460，470，480，490和500目。例如， 根据某些优选的实施方式，过滤网组件过滤器可以具有200至400目的 US筛孔尺寸。

其它实施方式涉及非晶形聚合物纤维。可以抽出纤维，但是即使在未 抽出的状态，纤维可以具有优异的性能。

根据各种实施方式，未抽出的非晶形聚合物纤维可以具有在具有下限 和/或上限的范围内的旦尼尔。范围可以包括或不包括下限和/或上限。下 限和/或上限，可以选自0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9， 1，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2，2.1，2.2，2.3，2.4， 2.5，2.6，2.7，2.8，2.9，和3。例如，根据某些优选的实施方式，未抽出 的非晶形聚合物纤维可以具有小于2.5的旦尼尔。

根据各种实施方式，未抽出的非晶形聚合物纤维可以具有在具有下限 和/或上限的范围内的收缩率。范围可以包括或不包括下限和/或上限。下 限和/或上限可以选自0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1， 1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2，2.1，2.2，2.3，2.4，2.5， 2.6，2.7，2.8，2.9，3，3.1，3.2，3.3，3.4，3.5，3.6，3.7，3.8，3.9和4％。 例如，根据某些优选的实施方式，未抽出的非晶形聚合物纤维可以具有大 于0至小于或等于2％的收缩率。

根据各种实施方式，未抽出的非晶形聚合物纤维可以具有在具有下限 和/或上限的范围内的多分散性(Mw/Mn)。范围可以包括或不包括下限和 /或上限。下限和/或上限，可以选自1，1.25，1.5，1.75，2，2.25，2.5， 2.75，3，3.25，3.5，3.75，4，4.25，4.5，4.75，5，10，15，20，25，30， 35，40，45，50，和100。例如，根据某些优选的实施方式，根据各种实 施方式，未抽出的非晶形聚合物纤维可以具有大于或等于2.5的多分散性 (Mw/Mn)。

根据各种实施方式，未抽出的非晶形聚合物纤维可以具有在具有下限 和/或上限的范围内的旦尼尔。范围可以包括或不包括下限和/或上限。下 限和/或上限可以选自0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1， 1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2，2.1，2.2，2.3，2.4，2.5， 2.6，2.7，2.8，2.9，3，3.1，3.2，3.3，3.4，3.5，3.6，3.7，3.8，3.9和4。 例如，根据某些优选的实施方式，根据各种实施方式，未抽出的非晶形聚 合物纤维可以具有小于2.2的旦尼尔。

根据各种实施方式，未抽出的非晶形聚合物纤维可以具有在具有下限 和/或上限的范围内的强度。范围可以包括或不包括下限和/或上限。下限 和/或上限，可以选自1，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2， 2.1，2.2，2.3，2.4，2.5，2.6，2.7，2.8，2.9，3，3.1，3.2，3.3，3.4，3.5， 3.6，3.7，3.8，3.9，4，4.1，4.2，4.3，4.4，4.5，4.6，4.7，4.8，4.9，5， 10，15，20，25，30，35，40，45和50cN/dtex。例如，根据某些优选的 实施方式，根据各种实施方式，未抽出的非晶形聚合物纤维可以具有至少 2.6cN/dtex的强度。

根据各种实施方式，未抽出的非晶形聚合物纤维可以具有上面确认的 性能，同时也是未骤冷的(unanneled未退火的)。

另外的实施方式涉及包括未抽出的非晶形聚醚酰亚胺纤维的物品。物 品可以包含但不局限于由聚醚酰亚胺纤维(包括即，一种或多种未退火的 非晶形聚醚酰亚胺纤维，可选地缠绕，编织，针织，纺丝，或者另外地与 不同类型的纤维结合)制成的纱、由未抽出的非晶形纤维和/或纱制成的织 物，并且包括或基于由未抽出的非晶形纤维制成的织物的复合物。适合的 复合物的实例包括但不局限于：纸，例如，电气用纸(electrical paper)， 蜂窝纸，有纺特种纸(woven specialty paper)，无纺特种纸(non-woven  specialty paper)；结构复合物；半结构复合物。

总之，包括用于制造未抽出的非晶形聚合物纤维的方法包括，在400 至1500psi的压力(例如，从400至1000psi)下，通过喷丝头挤出熔体 以生产纺丝纤维，其中，熔体包含非晶形聚合物组合物，例如，聚醚酰亚 胺，可任地，其中，非晶形聚合物组合物可以具有4至18g/10min的熔 体流速；在没有抽出纺丝纤维的情况下，在进料辊上收集纺丝纤维，从纺 丝纤维生产固化纤维，其中，固化纤维具有大于0至2.5dpf的dpf，并且 固化纤维具有小于或等于2％的收缩率；并且在没有使固化纤维经历抽出 步骤的情况下，将固化纤维缠绕至线轴上。在任何上述的实施方式中，一 种或多种以下条件可以应用：该方法可以进一步可选地包括，在没有退火 步骤的情况下将纤维收集至线轴上；该方法可以进一步包括，在纺丝纤维 离开喷丝头后，加热纺丝纤维，在没有强制风冷冷却步骤的情况下，生产 固化纤维；熔体包括一种或多种晶状材料(晶体材料)。

非晶形聚合物纤维，例如由上述方法制造的纤维，具有小于2.5，小 于2.2，或小于2.0的旦尼尔，和大于0至小于或等于2％的收缩率；纤维 可以进一步是聚醚酰亚胺纤维，例如，聚醚亚胺可选地具有4至18g/10min 的熔体流速，进一步可选地，其中，纤维具有大于或等于2.5多分散性 (Mw/Mn)，和可选地至少2.6cN/dtex的强度。纤维可以是未退火的。包 括上述纤维的物品包括纱、织物和复合物。

用于生产至多2.5dpf的非晶形未抽出的聚醚酰亚胺纤维(例如，具 有4至18g/10min熔体流速)的上述方法中有用的喷丝头不具有分布板； 并且具有多个圆形熔体通道的模头，其中，每个圆形熔体通道具有长度和 直径，并且其中，每个圆形熔体通道的长度：直径的比率是2:1至6:1， 可选地，其中，喷丝头在比包括分布板的相同的喷丝头的操作压力至少低 40％的压力下运行，进一步可选地，其中，喷丝头进一步包括与模头结合 的至少一种过滤网组件过滤器以将组合物分布至模头，例如具有200至 400目的US筛孔尺寸的过滤器。

在以下的示例性实施例中进一步描述本发明，其中，所有的份数和百 分比是按重量计的，除非另有说明的。

实施例

表1列出在实施例中采用的材料。

在实施例中采用两种喷丝头设计。首先，采用α喷丝头设计(Alpha  Spinneret Design)(参见图1)。现在将更详细描述这些类型的喷丝头设计。 其次，采用根据本发明的各种实施方式的β组件喷丝头设计(Beta Pack  Spinneret Design)(参见图2和3)。

1.α喷丝头设计的描述

如图1所示，根据现有技术，纺丝组件(spin pack)100包括毛细管 喷丝头板102，其是装配到挤出机的加热器外套区域中的矩形块，其周围 有大约0.25英寸间隙。现有技术纺丝组件100在底板101和毛细管喷丝头 板102之间，需要安装一系列分布板103。设计分布板103用于为两者提 供压力区块(pressure block)以将熔体均匀分布至144毛细管的矩形阵列。 取决于采用的挤出机，这些板可以是不同尺寸和形状的。

分布板103是非常薄的，只具有约0.02英寸的厚度，并且该材料的 熔体通道为仅0.01英寸直径和3/16英寸长度。熔体通道的限制性的尺寸 为非晶体材料以及较高的内部组件压力(interal pack pressure)创造严格的 流动条件。内部组件压力导致材料有限的加工窗口。它也导致在生产期间 材料析出(plate out)或积累至毛细管喷丝头板102的面上。这种残余物 随着时间的推移不断积累并且不得不从面上刮去。在该过程中这引起不希 望的中断。

纺丝组件100的温度控制通过安装在挤出机中的组件周围的空气间隙 空间的对流加热来实现。采用纺丝组件100的系统较慢地响应运行条件的 改变，诸如温度和压力。另外，通常观察到从设定点至纺丝组件的显著的 温度损失，需要操作人员将设定点温度调整至高于希望温度约20摄氏度。

2.新的喷丝头设计的描述(“β组件设计”)

根据各种实施方式，用于由聚醚酰亚胺生产熔融纺丝纤维的毛细管喷 丝头可以类似于沐浴头设计，因为在圆形组件面周围，毛细管喷丝头可以 具有均匀分布的毛细管阵列。

根据各种实施方式，图2是说明具有毛细管喷丝头201的纺丝组件200 的示意图。在图2中说明的特别的毛细管喷丝头201具有72个毛细管202， 然而可以采用任何适合数量的毛细管。在底板204和端盖205之间连同分 布区块203一起可以夹层布置毛细管喷丝头201。分布区块203可以具有 用于将熔融材料分布至毛细管喷丝头201的多个分布孔206。端盖205可 以具有与底板204上相应的孔208可对准的多个通孔207以经由螺栓或其 它的紧固装置紧固和压紧纺丝组件200。

根据各种实施方式，图3是说明具有毛细管喷丝头301的纺丝组件300 的示意图。在图3中说明的特别的毛细管喷丝头301具有144个毛细管 315，然而可以采用任何适合数量的毛细管315。在端盖305和一种或多种 底板之间，可以连同过滤网组件过滤器(screen pack filter)302，第一垫 圈(gasket)303和第二垫圈304一起夹层布置毛细管喷丝头301。如图3 所示，可以采用第一底板306和第二底板307。

端盖305可以具有与第一底板306上相应的孔309可对准的多个通孔 308以经由螺栓或其它紧固装置，固定和压紧多个纺丝组件200的部件。 第一底板306可以经由螺栓或者其它紧固装置紧固至第二底板307(该螺 栓或者其它紧固装置插入通过第一底板306上的通孔310进入第二底板 307上的接收孔311)。

第二底板307可以包括注射口312，通过它可以将熔融材料注入至纺 丝组件300，例如，从经由螺栓或其它紧固装置将纺丝组件300紧固至其 上的挤出机(该螺栓或其它紧固装置插入通过第二底板307上的紧固孔 313)。第一底板306可以包括一个或多个分布口314以允许熔融材料连续 流过纺丝组件300。

下面描述的实施例采用如图3所示的纺丝组件300，因为具有144个 毛细管的毛细管喷丝头301导致与老的“α”组件设计类似的通过量。

在这个设计中，熔体递送至组件面已经被简化和改进(streamline，流 水线化)。已经消除分布板，并且仅仅通过滤网组件过滤器302完成熔体 的分布。分布口314提供全圆形的工作轮系统(full round runner system) 以将熔体流从机器出口引入至过滤网组件过滤器背侧的中心。垫圈303和 304可以在过滤器302后面(即，在最接近第一底板306的侧面上)提供 足够的空腔，以允许在丝网后面形成材料的均匀流。一旦在过滤网组件过 滤器后形成足够的压力，熔体穿过并且进入喷丝头中。然后如图4所示， 通过毛细管315经由形成的压力将它挤出，并且将它抽出至卷绕辊(take up  roll)上以及缠绕至一个或多个绕线筒(bobbin)410上。

图4是纤维过程400的示意图。可以将来自挤出机的熔体流401进料 至计量泵402，通过过滤器403，以及通过喷丝头404。在离开喷丝头404 之后，可以使熔体流401穿过空气退火405。汇聚引导件(convergence  guide)406可以将纤维407引导至给油装置(finish applicator)408，并且 通过一系列的抽出导丝辊(drawing godet)409缠绕至一个或多个绕线筒 410上。

设计和构造各种喷丝头以允许研究在毛细管孔中不同的长度与直径 (L/D)比率(1至6)，和0.2mm至1.0mm的直径。此外，取决于材料 粘度，使用筛孔尺寸范围为200至400目的过滤网组件过滤器。

在Hills GHP双组分熔融纺丝挤出线上，安装这纺丝组件设计。设计 它以装配在α设计使用的相同的组件外壳(pack envelope)内。配置新设 计以在组件头部周围提供足够的空间从而允许用高瓦特数的加热带(high  wattage heater band)直接接触温度控制。新设计在纺丝组件面(在熔融纺 丝过程中的关键组分)上提供更紧密且更快的热控制。

用新的β喷丝头设计制造PEI的描述

在300华氏摄氏度下干燥材料4至8小时以去除在熔体状态下将引起 聚合物降解的任何水分。

在预热烘箱内组装和放置纺丝组件，以便在安装至机器和熔体流中之 前使它达到操作温度。

在将任何材料引入至挤出机之前，打开机器并预热几个小时。一旦达 到温度，在挤出机上方的漏斗上利用自动装载器，向挤出机中装入球粒。 打开熔体泵，然后打开挤出机。这些是手动控制的直到两个熔体流股均从 机器出来，并且实现合理的熔体压力和速度。随后，在过程的整个剩余部 分，通过压力自动控制熔体压力。

在温度和压力到达希望的平衡时，停止泵和挤出机，并且从烘箱移出 喷丝头并且将其安装至机器里。外部的加热带连同其控制热电偶一起安装 至纺丝组件上。随后打开这个单元并且设置到希望的设定点。

随后，重新开启熔体泵和挤出机。在废物桶中收集挤出的纤维，而培 养喷丝头达到工作温度。当这种情况发生时，取熔体样品做成纤维，以确 定熔体比重。

一旦温度和压力变得水平，随后将纤维拉伸至吸丝枪中，并且在可选 的纺丝给油湿润辊下(spin finish kiss roll)的进料或推进辊上进行收集。 泵和推进辊的速度限定得到的纤维的直径，或每细丝的旦尼尔(dpf)。一 旦获得希望的dpf，随后装载纤维至缠绕器中。缠绕器将纤维束卷绕到至 少一个线轴或多个绕线筒上用于在下游过程中随后使用。

对于2dpf以及更低旦尼尔的PEI纤维，我们以4至6rpm运行泵， 并且以1500m/min至2500m/min运行推进辊。在任何抽丝辊上(draw roll) 不需要进一步拉伸，或在带有这种过程构型的任何松弛辊(relaxing roll) 上不需要退火。

用老的α喷丝头设计制造PEI的描述

α喷丝头设计的步骤在启动和运转的过程步骤方面是相同的。当你想 实现2dpf或更精细的纤维时，出现差异。在这种情况下有必要在抽丝辊 上拉伸纤维并且试图控制在松弛辊(relax roll)上的收缩率。

对于使用这种设置的2dpf PEI纤维，我们在5至7rpm之间运转熔 体泵，并且进料辊为1500m/min至2500m/min。在200摄氏度的温度下 维持在1500m/min至2500m/min之间操作的进料辊，在200摄氏度的温 度下维持在2250m/min至3000m/min之间的抽出辊(draw roll)以及还 在200摄氏度的温度下维持2250m/min至3000m/min之间的松弛辊。通 过增加在导丝辊(godet)上缠绕数量和导丝辊的温度可以控制纤维的退火 和得到的收缩率。

用于测量纤维旦尼尔的技术

根据ASTM D1907-07测验法测量纤维的旦尼尔或线密度。对于指定 数量的旋转，在周长一米的卷轴上缠绕纤维，然后称重。样品的质量和长 度确定各个纤维细丝的线密度或旦尼尔。

用于测量纤维收缩率的技术

根据ASTM D2559干热方法实施纤维收缩率测试。将长1米的纤维 样品放入烘箱并且暴露于适合温度持续预定量的时间。随后从烘箱移出样 品，测量随后的长度。其与最初1米长度的偏离确定其改变或收缩的百分 比。

实施例1

这个实施例的目的是根据我们的发明制造PEI纤维。除了采用1 1/4英 寸挤出机和β组件设计外，根据上面描述的步骤制造纤维。使用具有4L/D 的0.6mm毛细管喷丝头，并且使用325目过滤网组件过滤器。

生产的纤维具有2的dpf和小于2％的收缩率。出乎意料地，在最初 接收之后，在不需要伸展或退火纤维的情况下，直接从喷丝头生产时，纤 维显示出低旦尼尔和低收缩率的组合。在没有破坏的情况下，以1500 m/min至2250m/min的速度制造纤维持续至少2小时是可能的。这个实施 例有利地证明，可以由具有至少2.5的分子量分布的聚醚酰亚胺制成低旦 尼尔纤维。

实施例2

这个实施例的目的是重复实施例1的方法的施行，并且根据本发明的 各种实施方式制造聚醚酰亚胺纤维。根据上面描述的步骤制造纤维。0.6 mm毛细管喷丝头与4L/D和325目过滤网组件过滤器一起使用。得到的 纤维具有1.8dpf和小于2％的收缩率。

在不需要伸展(抽出)或退火纤维的情况下，在低剪切条件下从喷丝 头直接生产时，得到的纤维显示出低旦尼尔和低收缩率的组合。在没有破 坏的情况下，以1500m/min至2250m/min的速度制造纤维持续至少2小 时是可能的。这个实施例有利地证明，可以由具有至少2.5的分子量分布 的聚醚酰亚胺制成低旦尼尔纤维。

实施例3

这个实施例的目的是在包括更低目的过滤网组件过滤器时，根据本发 明的实施方式制造聚醚酰亚胺纤维。除了使用200US目数过滤网组件过 滤器(200US mesh screen pack filter)外，根据实施例1和实施例2的过 程制造纤维。

在不需要伸展或退火纤维的情况下，在低剪切条件下，从喷丝头直接 生产时，得到的纤维显示出低旦尼尔和低收缩率的组合。制造具有1.9％ 收缩率的2dpf纤维是可能的。在没有破坏的情况下，以1500m/min至2250 m/min的速度制造这些纤维持续至少2小时。这个实施例有利地证明，可 以由具有至少2.5的分子量分布的聚醚酰亚胺制成低旦尼尔纤维。

实施例4

这个实施例的目的是在包括更低目数的过滤网组件过滤器时，根据本 发明的实施方式制造聚醚酰亚胺纤维。除了使用400目过滤网组件过滤器 外，根据实施例1和实施例2的过程制造纤维。

在不需要伸展或退火纤维的情况下，在低剪切条件下，从喷丝头直接 生产时，得到的纤维显示出低旦尼尔和低收缩率的组合。制造具有1.8％ 收缩率的2dpf纤维是可能的。在没有破坏的情况下，以1500m/min至2250 m/min的速度制造这些纤维持续至少2小时。这个实施例有利地证明，可 以由具有至少2.5的分子量分布的聚醚酰亚胺制成低旦尼尔纤维。

实施例5

这个实施例的目的是根据本发明的实施方式制造聚醚酰亚胺纤维。除 了使用2L/D喷丝头，根据在实施例4中描述的过程制造纤维。

在不需要伸展或退火纤维的情况下，从喷丝头直接生产时，得到的纤 维显示出低旦尼尔和低收缩率的组合。制造具有小于2％收缩率的2dpf 纤维是可能的。在没有破坏的情况下，以1500m/min至2250m/min的速 度制造这些纤维持续至少2小时。这个实施例有利地证明，可以由具有至 少2.5的分子量分布的聚醚酰亚胺制成低旦尼尔纤维。

实施例6

这个实施例的目的是重复实施例5的施行并且根据本发明的实施方式 制造PEI纤维。

在不需要伸展或退火纤维的情况下，在低剪切条件下，从喷丝头直接 生产时，得到的纤维显示出低旦尼尔和低收缩率的组合。制造具有小于2％ 收缩率的2dpf纤维是可能的。在没有破坏的情况下，以1500m/min至2250 m/min的速度制造这些纤维持续至少2小时。这个实施例有利地证明，可 以由具有至少2.5的分子量分布的PEI制成低旦尼尔纤维。

实施例7

这个实施例的目的是根据本发明的实施方式制造聚醚酰亚胺纤维。除 了在具有β组件设计的1英寸螺杆上运行本实施例外，根据上面描述的过 程制造纤维。这种设置使用具有4L/D的0.2mm毛细管和200目过滤网 组件过滤器。

在不需要伸展或退火纤维的情况下，在低剪切条件下，从喷丝头直接 生产时，得到的纤维显示出低旦尼尔和低收缩率的组合。制造具有1.1％ 收缩率的1.7dpf纤维是可能的。在没有破坏的情况下，以1500m/min至 2250m/min的速度制造这些纤维持续至少2小时。对于这个实施例，较小 的毛细管尺寸导致组件压力升至1400psi。这个实施例有利地证明，可以 由具有至少2.5的分子量分布的PEI制成低旦尼尔纤维。

实施例8

这个实施例的目的是根据本发明的实施方式制造聚醚酰亚胺纤维。除 了使用β组件设计在1英寸挤出机上运行本实施例外，根据上面描述的过 程制造纤维。喷丝头是具有4L/D比率的0.4mm毛细管直径。同样在这 个方案中，采用200目过滤网组件过滤器。

在不需要伸展或退火纤维的情况下，在低剪切条件下，从喷丝头直接 生产时，得到的纤维显示出低旦尼尔和低收缩率的组合。制造具有1.5％ 收缩率的2dpf纤维是可能的。在没有破坏的情况下，以1500m/min至2250 m/min的速度制造这些纤维持续至少2小时。这个实施例有利地证明，可 以由具有至少2.5的分子量分布的PEI制成低旦尼尔纤维。

实施例9(比较例)

这个实施例的目的是根据现有技术“α”纺丝组件设计(如图1所示， 其包括分布板)制造聚醚酰亚胺纤维。根据上面的过程制造纤维并且获得 以下的结果。使用9011制造PEI纤维。在1英寸的挤出机上运 行本实施例。使用具有4L/D的0.6mm毛细管喷丝头以及325目过滤网组 件过滤器。

结果表明，当在高剪切条件下，例如，压力大于或等于1400psi的条 件下，制造PEI纤维时，制造根据本发明的各种实施方式生产的纤维所展 示出的低收缩率的未抽出的和未退火的PEI纤维是不可能的。更特别地， 在本实施例中，在2.2dpf和4％的收缩率下生产纤维。此外，为了使用α 纺丝组件获得纤维，有必要抽出纤维，随后将它们退火以试图实现2dpf。 随后这个方法导致收缩率高于根据本发明的各种实施方式的方法。另外， 与大部分以前的实施例的压力(400至600psi)相比较，本实例采用超过 1500psi的高组件压力。

表2提供在实施例1-9中获得的结果的总结。

虽然参考本发明的某些优选的形式相当详细地描述了本发明，其它形 式是可能的。因此，随附权利要求的精神和范围，不应当局限于在本文中 包含的优选形式的描述。

与本说明书同时提交的所有的纸件和文档的内容和对于公众审查公 开的那些，通过引用结合在本文中。

除非另外明确指出，否则可以通过具有相同，等效或类似目的的可替 代的特征替换在本说明书(包括任何所附权利要求，摘要和附图)中公开 的所有特征。因此，除非另外明确指出，所公开的每个特征仅仅是一般系 列的等效或类似特征的一种实施例。