说明书阻燃短纤纱和由其制得的织物和衣服以及它们的制备方法
本申请是申请号为200880103715.2，申请日为2008年8月22日，发 明名称为“由得自二氨基二苯砜的纤维和改性聚丙烯腈纤维制得的阻燃 短纤纱和由其制得的织物和衣服以及它们的制备方法”的中国专利申请的 分案申请。
技术领域
本发明涉及阻燃短纤纱、含有这些纱线的织物和衣服、以及它们的制 备方法。所述纱线具有至少25重量份的聚合物短纤维和20至75重量份的 改性聚丙烯腈纤维，所述聚合物短纤维包含得自单体的聚合物或共聚物，所 述单体选自4,4’-二氨基二苯砜、3,3’-二氨基二苯砜、以及它们的混合物， 所述重量份是按所述纱线中的聚合物纤维和改性聚丙烯腈纤维共100重量份 计的。
背景技术
可能会暴露于电弧等中的工作者需要穿着由耐热纤维制成的防护服和 制品。这些防护制品的有效性的任何增强，或在保持电弧防护性能的同时这 些制品的舒适性的任何增强均是受欢迎的。
被称为聚磺酰胺纤维(PSA)的纤维由聚(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热性，并且还具有低模量，这赋予 由所述纤维制得的织物更大的柔韧性；然而所述纤维具有低拉伸断裂强度。 纤维的这种低拉伸强度对于由这些纤维制得的织物机械特性具有重大影响， 包括织物和由这些织物制得的衣物提供足够电弧防护的能力。因此，需要一 种方法，该方法能将PSA掺入到纱线内以在利用PSA纤维有益效果的防护服 装中使用，同时抵消纤维的局限性。
发明内容
在一些实施方案中，本发明涉及阻燃短纤纱(spun yarn)、织造织物 和防护服，其包含至少25重量份(即25至80份)聚合物短纤维和20至 75重量份的改性聚丙烯腈纤维，所述聚合物短纤维包含得自单体的聚合物 或共聚物，所述单体选自4,4’-二氨基二苯砜、3,3’-二氨基二苯砜、以及它 们的混合物，所述重量份是按所述纱线中聚合物纤维和改性聚丙烯腈纤维的 总量(共100份)计的。
在一些实施方案中，本发明涉及阻燃短纤纱，其包含至少25重量份 (即25至80份)聚合物短纤维；20至69重量份的改性聚丙烯腈纤维；5 至15重量份的对位芳族聚酰胺纤维；和1至5重量份的防静电纤维，所述 聚合物短纤维包含得自单体的聚合物或共聚物，所述单体选自4,4’-二氨基 二苯砜、3,3’-二氨基二苯砜、以及它们的混合物，所述重量份是按所述纱 线中聚合物纤维、改性聚丙烯腈纤维、对位芳族聚酰胺纤维和防静电纤维的 总量(共100份)计的。
在某些其他实施方案中，本发明涉及制备阻燃短纤纱的方法，所述方 法包括：形成纤维混合物，并且将所述纤维混合物纺成短纤纱，所述纤维混 合物包含至少25重量份(即25至80份)聚合物短纤维和20至75重量份 的改性聚丙烯腈纤维，所述聚合物短纤维包含得自单体的聚合物或共聚物， 所述单体选自4,4’-二氨基二苯砜、3,3’-二氨基二苯砜、以及它们的混合 物，所述重量份是按所述纱线中聚合物纤维和改性聚丙烯腈纤维的总量(共 100份)计的。
具体实施方式
本发明涉及由混合物制得的阻燃短纤纱，所述混合物包含得自二氨基 二苯砜单体的聚合物短纤维和改性聚丙烯腈短纤维。所谓“阻燃”是指短纤 纱或由所述纱线制得的织物在空气中将不会维持火焰燃烧。在优选的实施方 案中，所述织物具有26和更高的极限氧指数(LOI)。
就本文目的而言，术语“纤维”被定义为相对柔韧、宏观上均匀的实 体，所述实体具有高比率的长度与垂直于该长度方向的横截面积宽度比。所 述纤维横截面可为任何形状，但通常为圆形。本文术语“长丝”或“连续长 丝”与术语“纤维”可互换使用。
当与长丝比较时，如本文所用，术语“短纤维”是指切成所需长度或 被拉断的纤维，或天然存在的纤维或制得的纤维，所述纤维具有低比率的长 度与垂直于该长度方向的横截面积宽度比。将人工制得的短纤维切割成或制 成适于在棉、羊毛或精纺毛纱纺丝设备上加工处理的长度。所述短纤维可具 有(a)大体上均匀的长度，(b)变化或无规的长度，或(c)一部分短纤 维具有大体上均匀的长度，并且其他部分中的短纤维具有不同的长度，将所 述部分中的短纤维混合在一起形成大体上均匀的分布。
在一些实施方案中，适宜的短纤维具有0.25cm(0.1in)至30厘米 (12英寸)的长度。在一些实施方案中，短纤维长度为1cm(0.39in)至 20cm(8in)。在一些优选实施方案中，由短纤维工艺制得的短纤维具有 1cm(0.39in)至6cm(2.4in)的短纤维长度。
所述短纤维可由任何方法制得。例如，短纤维可采用转刀或剪断机由 连续直纤维切割而得，获得直的(即不卷曲的)短纤维，或还可沿着短纤维 长度方向由具有锯齿形卷曲的卷曲连续纤维切割而得，卷曲(或重复弯曲) 频率优选不超过8个卷曲/厘米。
短纤维还可通过将连续纤维拉断而形成，从而获得具有变形部分的短 纤维，所述变形部分用作卷曲。拉断短纤维可通过在拉断操作期间将一扎或 一束连续长丝拉断来制得，所述拉断操作具有一个或多个指定距离的拉断区 域，从而形成无规变化的纤维团，所述纤维具有可经由拉断区域调节来控制 的平均切断长度。
可使用本领域熟知的常规长纤维和短纤维环锭纺纱工艺由短纤维制得 短纤纱。就短纤维而言，通常采用1.9至5.7cm(0.75in至2.25in)的 棉纺系统纺纱纤维长度。就长纤维而言，通常采用最多16.5cm(6.5in) 的精纺或毛纺系统纤维。然而，这不旨在限于环锭纺纱，因为还可使用气流 喷射纺纱、自由端纺纱以及将短纤维转化成可用纺纱的许多其他类型的纺纱 方法来纺纱。
还可采用拉断丝束直接成条方法通过拉断直接制得短纤纱。由传统拉 断方法形成的短纤纱中的短纤维通常具有最多18cm(7in)的长度。然 而，通过例如PCT专利申请WO 0077283中所述的方法，由拉伸断裂制得的 短纤纱也可具有最大长度为最多50cm(20in)的短纤维。拉断短纤维通常 不需要卷曲，因为拉断方法向所述纤维赋予了一定程度的卷曲。
术语连续长丝是指具有较小直径并且其长度比短纤维所指定的那些长 度更长的柔韧纤维。连续长丝纤维和连续长丝复丝可由本领域技术人员熟知 的方法制得。
聚合物纤维包含得自胺单体(选自4,4’-二氨基二苯砜、3,3’-二氨基 二苯砜、以及它们的混合物)的聚合物或共聚物，所谓聚合物纤维是指该聚 合物纤维由单体制得，所述单体一般具有下列结构：
NH2-Ar1-SO2-Ar2-NH2
其中Ar1和Ar2是任何未取代或取代的六元碳原子芳基，并且Ar1和Ar2可相 同或不同。在一些优选的实施方案中，Ar1和Ar2是相同的。所述六元碳原子 芳基还更优选具有相对于SO2基团的间位或对位取向的连接基。具有该一般 结构的这一单体或多个单体在相容溶剂中与酸性单体反应以生成聚合物。可 用的酸性单体一般具有下列结构
Cl-CO-Ar3-CO-Cl
其中Ar3是任何未取代或取代的芳环结构，并且与Ar1和/或Ar2可相同或不 同。在一些优选的实施方案中，Ar3是六元碳原子芳基。所述六元碳原子芳 基还更优选具有间位或对位取向的连接基。在一些优选的实施方案中，Ar1和Ar2相同，并且Ar3不同于Ar1和Ar2。例如，Ar1和Ar2可均为具有间位取 向连接基的苯环，而Ar3可为具有对位取向连接基的苯环。可用的单体的实 例包括对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯等等。在一些优选的实施方案中，所述 酸为对苯二甲酰氯或它与间苯二甲酰氯的混合物，并且胺单体为4,4’-二氨 基二苯砜。在另一些优选的实施方案中，所述胺单体是重量比率为3:1的 4,4’-二氨基二苯砜和3,3’-二氨基二苯砜的混合物，其形成均具有砜单体的 共聚物制得的纤维。
在另一个优选的实施方案中，所述聚合物纤维还包含共聚物，所述共 聚物具有得自砜胺单体的重复单元，和得自对苯二胺和/或间苯二胺的胺单 体。在一些优选的实施方案中，所述砜酰胺重复单元与其他酰胺重复单元的 含量重量比率为3:1。在一些实施方案中，至少80摩尔％的胺单体为砜胺 单体或砜胺单体的混合物。为方便起见，本文将使用缩写“PSA”来代表所 有整个类别的由得自如前所述砜单体的聚合物或共聚物制得的纤维。
在一个实施方案中，得自砜单体的聚合物和共聚物优选经由一种或多 种类型二胺单体与一种或多种类型氯化物单体在二烷基酰胺溶剂诸如N-甲 基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺或它们混合物中的缩聚反应制得。在此类缩聚反 应的一些实施方案中，还可存在无机盐诸如氯化锂或氯化钙。如果需要，可 通过与非溶剂诸如水形成沉淀、中和、洗涤和干燥，分离出所述聚合物。所 述聚合物还可经由界面聚合反应制得，所述界面聚合反应可直接制得聚合物 粉末，然后将所述粉末溶解在用于制备纤维的溶剂中。
使用聚合物或共聚物在聚合反应溶剂中所形成的溶液，或在另一种聚 合物或共聚物溶剂中所形成的溶液，可经由溶液纺丝将所述聚合物或共聚物 纺成纤维。可经由干纺丝、湿纺丝或干喷湿纺丝(还被称为气隙纺丝)，通 过多孔喷丝头实现纤维纺丝，以生成本领域已知的复丝或丝束。然后按需 要，采用常规技术处理纺丝后复丝或丝束中的纤维，以将所述纤维中和、洗 涤、干燥或热处理，制得稳定且可用的纤维。示例性的干纺丝、湿纺丝和干 喷湿纺丝方法公开于美国专利公开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。
制备PSA纤维或包含砜胺单体的共聚物的具体方法公开于授予Wang等 人的中国专利公布1389604A中。该参考文献公开了被称为聚磺酰胺纤维 (PSA)的纤维，其可通过将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与等摩尔量的对苯二甲酰氯的二甲基 乙酰胺溶液共聚形成的共聚物溶液纺丝制得。授予Chen等人的中国专利公 布1631941A也公开了制备PSA共聚物纺丝溶液的方法，所述溶液由质量比 率为10:90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 与等摩尔量的对苯二甲酰氯的二甲基乙酰胺溶液共聚而形成。另一种制备共 聚物的方法还公开于授予Sokolov等人的美国专利公开4,169,932中。该参 考文献公开了使用叔胺以增加缩聚反应速率来制备聚对苯二甲酰对苯二胺 (PPD-T)共聚物。该专利还公开了通过用另一种芳族二胺诸如4,4’-二氨 基二苯砜替代5摩尔％至50摩尔％的对苯二胺(PPD)来制备PPD-T共聚 物。
包含得自砜单体的聚合物或共聚物的聚合物短纤维与20至75重量份 的改性聚丙烯腈短纤维混合，所述重量份是按所述纱线中聚合物纤维和改性 聚丙烯腈纤维的总量计的。所谓改性聚丙烯腈纤维是指由包含丙烯腈的聚合 物制得的丙烯酸类合成纤维。所述聚合物优选为包含30至70重量％丙烯腈 和70至30重量％含卤素乙烯基单体的共聚物。所述含卤素乙烯基单体为至 少一种选自例如氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯、偏二溴乙烯等的单体。可共 聚乙烯基单体的实例是丙烯酸、甲基丙烯酸、此类酸的盐或酯、丙烯酰胺、 甲基丙烯酰胺、乙酸乙烯酯等等。
优选用于本发明中的改性聚丙烯腈纤维是丙烯腈与偏二氯乙烯组合的 共聚物。此外，所述共聚物还可包含一种或多种氧化锑以改善防火性。此类 可用的改性聚丙烯腈纤维包括但不限于如美国专利公开3,193,602中所公开 的具有2重量％三氧化锑的纤维，如美国专利公开3,748,302中所公开的由 含量为至少2重量％并且优选不大于8重量％的各种氧化锑制得的纤维，以 及如美国专利公开5,208,105和5,506,042中所公开的具有8至40重量％ 锑化合物的纤维。优选的改性聚丙烯腈纤维可以多种形式从Kaneka Corporation(Japan)商购获得，某些不包含氧化锑，并且其他诸如 Protex C据称包含10至15重量％的那些化合物。
在一些优选的实施方案中，所述改性聚丙烯腈纤维具有比PSA短纤维 的断裂韧度更大的断裂韧度，其一般为3克/旦尼尔(2.7克/分特)。在一 些实施方案中，所述改性聚丙烯腈纤维具有至少3.5克/旦尼尔(3.2克/分 特)的断裂韧度。在某些其他实施方案中，所述改性聚丙烯腈纤维具有至少 4克/旦尼尔(3.6克/分特)或更大的断裂韧度。当暴露于高温热流诸如火 焰时，改性聚丙烯腈纤维释放出抑火气体，在电弧事件期间提供更高的防护 作用。因此据信，由PSA和改性聚丙烯腈纤维纺纱制得的织物在电弧事件期 间具有更高程度的防护作用。据信，需要至少20重量％的改性聚丙烯腈短 纱以提供足够的电弧防护作用，并且所述改性聚丙烯腈纤维量大于75重量％ 的量将不利于织物炭化长度。
在一个实施方案中，所述纤维混合物包含含量为5至15重量份的对位 芳族聚酰胺纤维。所谓芳族聚酰胺是指其中至少85％的酰胺(-CONH-)连 接基与两个芳环直接相连的聚酰胺，并且“对位芳族聚酰胺”是指两个环或 基团沿着分子链相对于彼此对位取向。添加剂可与所述芳族聚酰胺一起使 用。实际上已发现，可将多达10重量％的其他聚合材料与芳族聚酰胺共 混，或者可使用共聚物，所述共聚物具有多达10％的替代芳族聚酰胺的二 胺的其他二胺，或多达10％的替代芳族聚酰胺的二酰氯的其他二酰氯。在 本发明实践中，优选的对位芳族聚酰胺为聚对苯二甲酰对苯二胺。制备可用 于本发明的对位芳族聚酰胺纤维的方法一般公开于例如美国专利公开 3,869,430；3,869,429；和3,767,756中。此类芳族聚酰胺有机纤维以及各 种形式的这些纤维以商品名纤维由E.I.du Pont de Nemours& Company(Wilmington，Delaware)销售，以及以商品名纤维由 Teijin Ltd.(Japan)销售。就本发明目的而言，将得自Teijin Ltd. (Tokyo，Japan)并且由共聚(对亚苯基/3,4’-二苯基酯对苯二酰胺)制得 的纤维视为对位芳族聚酰胺纤维。
对位芳族聚酰胺纤维具有低热收缩性。所谓“低热收缩性”是指，当 暴露于高温热流或火焰时所述纤维不会过度收缩，即当暴露于火焰时，所述 纤维长度缩短不会大于5％。在一些优选的实施方案中，当暴露于火焰时， 所述纤维实际上伸长。在一些优选的实施方案中，当在空气中以20℃每分 钟的速率加热至500℃时，所述纤维保持其纤维重量的90％。对位芳族聚酰 胺纤维为阻燃有机纤维，并且仅由这些纤维制得的织物具有高极限氧指数 (LOI)，使得所述纤维或织物在空气中将不会维持火焰燃烧，优选的LOI 范围大于26。当与该混合物中的其他阻燃纤维组合时，由包含至少5重量％ 此类低热收缩纤维的短纤纱制得的织物在被撞击火焰灼烧时，具有有限量的 断裂和开口或破裂。更大量的对位芳族聚酰胺纤维可提供更大程度的防破裂 性，最多达15重量％的实际极限。超过此量，则收缩效果达到获益递减 点。
如果需要，所述短纤维共混物和短纤纱还可具有1至5重量份的防静 电纤维，所述防静电纤维可降低短纱、织物和衣服中的静电积聚倾向。在一 些优选的实施方案中，赋予此防静电特性的纤维是具有尼龙外皮和碳芯的 皮-芯型短纤维。适于提供防静电特性的材料描述于美国专利公开 3,803,453和4,612,150中。
在一些实施方案中，本发明涉及阻燃短纤纱、织造织物和防护服，其 包含至少25重量份(即25至80份)聚合物短纤维，所述聚合物短纤维包 含得自单体的聚合物或共聚物，所述单体选自4,4’-二氨基二苯砜、3,3’-二 氨基二苯砜、以及它们的混合物；和20至75重量份的改性聚丙烯腈纤维， 所述重量份是按所述纱线中聚合物纤维和改性聚丙烯腈纤维的总量(共100 份)计的。根据该组合，所述纱线中的聚合物短纤维占聚合物纤维和改性聚 丙烯腈纤维组合的最多80重量份，并且包括80重量份。在一些优选的实施 方案中，所述聚合物短纤维的含量为50至75重量份，并且所述改性聚丙烯 腈纤维的含量为25至50重量份，所述重量份是按所述纱线中聚合物短纤维 和改性聚丙烯腈纤维的总量(共100份)计的。在某些其他优选实施方案 中，所述聚合物短纤维的含量为60至70重量份，并且所述改性聚丙烯腈纤 维的含量为30至40重量份，所述重量份是按所述纱线中聚合物短纤维和改 性聚丙烯腈纤维的总量(共100份)计的。
在某些其他实施方案中，阻燃短纤纱、织造织物和防护服包含至少25 重量份聚合物短纤维，所述聚合物短纤维包含得自单体的聚合物或共聚物， 所述单体选自4,4’-二氨基二苯砜、3,3’-二氨基二苯砜、以及它们的混合 物；20至69重量份的改性聚丙烯腈纤维；5至15重量份的对位芳族聚酰胺 纤维；和1至5重量份的防静电纤维，所述重量份是按所述纱线中聚合物纤 维、改性聚丙烯腈纤维、对位芳族聚酰胺纤维和防静电纤维的总量(共100 份)计的。根据该组合，所述纱线中的聚合物短纤维占聚合物纤维、改性聚 丙烯腈纤维、对位芳族聚酰胺纤维和防静电纤维组合的最多74重量份，并 且包括74重量份。
在一些优选的实施方案中，各种类型的短纤维作为短纤维共混物存 在。所谓纤维共混物是指两种或更多种短纤维类型的任何方式的组合。所述 短纤维共混物优选为“紧密共混物”，这是指共混物形式的各种短纤维形成 相对均匀的纤维混合物。在一些实施方案中，所述两种或更多种短纤维类型 在纺纱之前或之时共混，以便各种短纤维均匀分布于短纱束中。
改性聚丙烯腈纤维、PSA纤维和对位芳族聚酰胺纤维均具有高度的阻燃 性，因此，挠性高的PSA纤维与电弧防护性能高的改性聚丙烯腈纤维的组 合，将确保所得阻燃织物可向衣物提供柔性织物外壳，以用于需要防护性和 舒适性的环境中。
织物可由短纤纱制得，并且可包括但不限于织造或针织织物。一般的 织物设计和构造是本领域技术人员熟知的。所谓“织造”织物是指，通常在 织机上形成的通过经向或纬向交织纱线，并且使纱线彼此填充或交织以形成 任何织物组织(诸如平织、四经破缎纹织、方平织、缎面织、斜纹织等等) 的织物。据信平织和斜纹织是商业中最常使用的组织，并且是许多实施方案 中优选的。
所谓“针织”织物是指通常通过使用针将纱线圈互连而形成的织物。 在许多情况下，为制得针织织物，将短纤纱喂入到将纱线转变成织物的针织 机中。如果需要，可向针织机中提供合股或未合股的多条经线或纱线；即， 使用常规技术将一束纱线或一束合股纱线同时喂入到针织机中并且针织成织 物，或直接针织成衣物制品诸如手套。在一些实施方案中，期望通过将具有 纤维紧密共混物的一种或多种短纤纱与一种或多种其他短纱或连续长丝纱线 同时喂入，从而将功能性添加到针织织物中。可调节针织紧密度以满足任何 具体的需要。已在例如单面针织物和毛圈针织物花纹中，发现了防护服装性 能的非常有效的组合。
在一些尤其可用的实施方案中，短纤纱可用于制备阻燃衣物。在一些 实施方案中，所述衣物具有基本上一层由短纤纱制得的防护织物。示例性的 此类衣物包括消防人员或军事人员的连裤衫和连衣工作服。此类套装通常用 于罩在消防人员衣物之外，并且用于跳伞进入到某个区域以扑灭森林火灾。 其他衣物可包括在可能发生极度热事件的诸如化学处理工业或工业电气/电 力环境下可穿着的裤子、衬衫、手套、袖套等。在一些优选的实施方案中， 所述织物具有至少0.8卡每平方厘米每盎司每平方码的耐电弧性。
在另一个实施方案中，本发明涉及制备阻燃短纤纱的方法，所述方法 包括：形成纤维混合物，所述纤维混合物包含至少25重量份(即25至80 份)聚合物短纤维，所述聚合物短纤维包含得自单体的聚合物或共聚物，所 述单体选自4,4’-二氨基二苯砜、3,3’-二氨基二苯砜、以及它们的混合物； 和20至75重量份的改性聚丙烯腈纤维，所述重量份是按所述纱线中聚合物 纤维和改性聚丙烯腈纤维的总量(共100份)计的；并且将所述纤维混合物 纺成短纤纱。在一些优选的实施方案中，所述聚合物短纤维的含量为50至 75重量份，并且所述改性聚丙烯腈纤维的含量为25至50重量份，所述重 量份是按所述纱线中的聚合物短纤维和改性聚丙烯腈纤维共100重量份计 的。在某些其他实施方案中，所述聚合物短纤维的含量为60至70重量份， 并且所述改性聚丙烯腈纤维的含量为30至40重量份，所述重量份是按所述 纱线中的聚合物短纤维和改性聚丙烯腈纤维共100重量份计的。在一些实施 方案中，所述纤维混合物包含5至15重量份的对位芳族聚酰胺纤维，并且 在一些实施方案中，所述纤维混合物包含1至5重量份的防静电纤维。
在一个实施方案中，可通过制得纤维紧密共混物来形成所述纤维混合 物。如果需要，可使其他短纤维与这一相对均匀的短纤维混合物组合。可通 过多种本领域已知的方法获得所述共混合物，包括将许多连续长丝线筒放在 线轴架上，并且同时切割两种或更多种类型的长丝以形成切割短纤维共混物 的方法；或涉及开松不同短纤维捆，然后在开棉机、共混机和梳理机中将各 种纤维开松和共混的方法；或形成各种短纤维长条，然后将其进一步加工以 形成混合物的方法，如在梳理中形成纤维混合物长条。可采用制备纤维紧密 共混合物的其他方法，只要各种类型的不同纤维可相对均匀地分布于整个共 混物中。如果由所述共混物形成纱线，则所述纱线同样具有相对均匀的短纤 维混合物。一般来讲，在最优选的实施方案中，将单独的短纤维开松或分离 至在纤维加工中可制得可用织物的正常程度，使得由于短纤维不良开松造成 的纤维结或纤维节以及其他主要缺陷不以有损于最终织物品质的量存在。
在优选的方法中，如下制得短纤维紧密共混物：首先将得自开松捆的 短纤维与任何其他短纤维(如果是附加功能所需的)混合在一起。然后使用 梳理机将纤维共混物梳成条。在纤维产业中，通常使用梳理机来分离纤维， 调整纤维，并且将纤维递送到松散组合纤维的连续股线中，并且无显著缠 绕，其通常被称为生条。通常通过但不限于两步拉伸法将生条加工成熟条。
然后采用技术由熟条制成短纤纱，所述技术包括常规的棉纺系统或短 纤纺纱工艺，诸如自由端纺纱和环锭纺纱；或高速气纺技术，诸如Murata 气流喷射纺纱，其中使用空气来将短纤维捻合成纱线。还可采用常规的毛纺 系统或长纤纺纱工艺诸如精梳或半精梳环锭纺或拉断纺纱，来实现短纤纱的 制备。无论采用何种加工系统，环锭纺纱一般是制备短纤纱的优选方法。
由此，本发明公开了例如以下方面的实施方案：
1.阻燃短纤纱，所述阻燃短纤纱包含：
a)25至80重量份的聚合物短纤维，所述聚合物短纤维包含得自单 体的聚合物，所述单体选自4,4’-二氨基二苯砜和3,3’-二氨基二 苯砜；和
b)20至75重量份的改性聚丙烯腈纤维；
所述重量份是按所述短纤纱中的聚合物纤维和改性聚丙烯腈纤维共 100重量份计的。
2.方面1的阻燃短纤纱，其中所述聚合物短纤维的含量为50至75重量 份，并且所述改性聚丙烯腈纤维的含量为25至50重量份，所述重量 份是按所述短纤纱中的聚合物短纤维和改性聚丙烯腈纤维共100重量 份计的。
3.方面2的阻燃短纤纱，其中所述聚合物短纤维的含量为60至70重量 份，并且所述改性聚丙烯腈纤维的含量为30至40重量份，所述重量 份是按所述短纤纱中的聚合物短纤维和改性聚丙烯腈纤维共100重量 份计的。
4.方面1的阻燃短纤纱，其中用于所述聚合物短纤维中的至少80摩尔％ 的所述聚合物得自砜胺单体或砜胺单体的混合物。
5.方面1的阻燃短纤纱，其中所述聚合物还包含得自单体的聚合物，所 述单体选自对苯二甲酰氯和间苯二甲酰氯。
6.方面1的阻燃短纤纱，其中所述聚合物短纤维包含得自单体的共聚 物，所述单体选自4,4’-二氨基二苯砜和3,3’-二氨基二苯砜。
7.包含方面1的短纤纱的织造织物，其中所述织物具有至少0.8卡每平 方厘米每盎司每平方码的耐电弧性。
8.包含方面1的短纤纱的防护服。
9.阻燃短纤纱，所述阻燃短纤纱包含：
a)25至80重量份的聚合物短纤维，所述聚合物短纤维包含得自单 体的聚合物，所述单体选自4,4’-二氨基二苯砜和3,3’-二氨基二 苯砜；
b)20至69重量份的改性聚丙烯腈纤维；
c)5至15重量份的对位芳族聚酰胺纤维；和
d)1至5重量份的防静电纤维；
所述重量份是按所述短纤纱中的聚合物纤维、改性聚丙烯腈纤维、
对位芳族聚酰胺纤维和防静电纤维共100重量份计的。
10.方面9的阻燃短纤纱，其中用于所述聚合物短纤维中的至少80摩尔％ 的所述聚合物得自砜胺单体或砜胺单体的混合物。
11.方面9的阻燃短纤纱，其中所述对位芳族聚酰胺纤维为聚对苯二甲酰 对苯二胺纤维。
12.方面9的阻燃短纤纱，其中所述聚合物短纤维包含得自单体的共聚 物，所述单体选自4,4’-二氨基二苯砜和3,3’-二氨基二苯砜。
13.包含方面9的短纤纱的织造织物。
14.包含方面9的短纤纱的防护服。
15.制备阻燃短纤纱的方法，所述方法包括：
a)形成纤维混合物，所述纤维混合物包含25至80重量份的聚合物 短纤维，所述聚合物短纤维包含得自单体的聚合物，所述单体选 自4,4’-二氨基二苯砜和3,3’-二氨基二苯砜；和20至75重量份 的改性聚丙烯腈纤维，所述重量份是按所述短纤纱中的聚合物纤 维和改性聚丙烯腈纤维共100重量份计的；以及
b)将所述纤维混合物纺成短纤纱。
16.方面15的制备所述阻燃短纤纱的方法，其中所述聚合物短纤维的含 量为50至75重量份，并且所述改性聚丙烯腈纤维的含量为25至50 重量份，所述重量份是按所述短纤纱中的聚合物纤维和改性聚丙烯 腈纤维共100重量份计的。
17.方面16的制备所述阻燃短纤纱的方法，其中所述聚合物短纤维的含 量为60至70重量份，并且所述改性聚丙烯腈纤维的含量为30至40 重量份，所述重量份是按所述短纤纱中的聚合物纤维和改性聚丙烯 腈纤维共100重量份计的。
18.方面15的制备所述阻燃短纤纱的方法，其中所述聚合物短纤维包含 得自单体的共聚物，所述单体选自4,4’-二氨基二苯砜和3,3’-二氨 基二苯砜。
19.单体，其具有下列结构：
NH2-Ar1-SO2-Ar2-NH2
其中Ar1和Ar2是任何未取代或取代的六元碳原子芳基，并且Ar1和Ar2可 相同或不同。
20.织物，其具有至少0.8卡每平方厘米每盎司每平方码的耐电弧性。
21.制备纤维共混合物的方法，包括将许多连续长丝线筒放在线轴架 上，并且同时切割两种或更多种类型的长丝以形成切割短纤维共混 物的过程；或涉及开松不同短纤维捆，然后在开棉机、共混机和梳 理机中将各种纤维开松和共混的过程；或形成各种短纤维长条，然 后将其进一步加工以形成混合物的过程，如在梳理中形成纤维混合 物长条。
测试方法
根据FTMS 191A；5041来获得基重值。
磨损试验。根据ASTM D-3884-01“Standard Guide for Abrasion Resistance of Modacrylic Fabrics(转台，双头法)”来测定织物的耐磨 损性能。
仪器化暖体假人试验。根据ASTM F 1930方法(1999)，使用穿有由 测试织物制得的标准花纹连衣工作服的仪器化暖体假人，采用“Predicted Burn Injuries for a Person Wearing a Specific Garment or System in a Simulated Flash Fire of Specific Intensity”来测定防烧伤性能。
耐电弧性试验。根据ASTM F-1959-99“Standard Test Method for Determining the Arc Thermal Performance Value of Materials for Clothing”来测定织物的耐电弧性。每种织物的电弧热性能值(ATPV)为穿 着该织物的人员所接触的能量的量度，其相当于在50％时间内由此接触造 成的二级烧伤。
抓样试验。根据ASTM D-5034-95“Standard Test Method for Breaking Strength and Elongation of Fabrics(抓样试验)”来测定织 物的抗抓取性(断裂拉伸强度)。
撕裂试验。根据ASTM D-5587-03“Standard Test Method for Tearing of Fabrics by Trapezoid Procedure”来测定织物的抗撕裂性。
热保护性能(TPP)试验。根据NFPA 2112“Standard on Flame Resistant Garments for Protection of Industrial Personnel Against Flash Fire”来测定织物的热保护性能。所述热保护性能涉及在织物暴露于 直接火焰或热辐射时，织物向织物下的穿着者皮肤提供连续且可靠保护的能 力。
垂直火焰试验。根据ASTM D-6413-99“Standard Test Method for Flame Resistance of Modacrylics(垂直法)”来测定织物的炭化长度。
极限氧指数(LOI)是以体积百分比表示的氧和氮混合物中的最低氧浓 度，所述混合物在ASTM G125/D2863条件下刚好可维持初始室温下的材料 有焰燃烧。
实施例
本发明可由下列实施例进行示例，但不限于下列实施例。所有份数和 百分比均按重量计，除非另外指明。
实施例1
该实施例示出了由PSA纤维和改性聚丙烯腈纤维的紧密共混物构成的 阻燃短纤纱和织物。所述PSA短纤维由聚合物制得，所述聚合物由4,4’-二 氨基二苯砜和3,3’-二氨基二苯砜与等摩尔量的对苯二甲酰氯的二甲基乙酰 胺溶液共聚制得，并且以俗名而知名；所述改性聚丙烯腈纤维以商 品名Protex由Kaneka制造，并且29为聚对苯二甲酰对苯二胺) 纤维(称为PPD-T纤维)，并且由E.I.du Pont de Nemours&Company销 售。
由常规棉纺系统设备制备和加工由由23重量％PSA、10重量％PPD-T、 和65％改性聚丙烯腈纤维组成的清棉混纺条，然后使用环锭细纱机纺制成 阻燃短纤纱，所述短纤纱具有4.0的捻系数和21特(28棉纱支数)的单纱 尺寸。然后在合股机上将两条此类单纱合股，制得阻燃性双股纱线，以用作 织物经纱。采用类似的工艺和相同的捻度和混纺比，制得24特(24棉纱支 数)单纱，并且将这些单纱中的两条合股形成双股织物纬纱。这些组合的合 股纱线具有比100％PSA纤维纺纱韧度更大的韧度，即它们具有至少3克/旦 尼尔(2.7克/分特)的韧度。
然后使用环锭纺细纱作为经线和纬线，并且在有梭织机上织造成织 物，获得具有2×1斜纹织和26经×17纬每厘米(72经×52纬每英寸)构 造以及215g/m2(6.5oz/yd2)基重的本色织物。然后在热水中擦洗本色斜纹 织物，并且在低张力下干燥。然后使用碱性染料将擦洗过的织物喷射染色。 所得织物具有231g/m2(7oz/yd2)的基重和超过28的LOI。表1示出了所得 织物的性能。“+”表示比对照织物那些性能优异的性能，并且标记“0”表 示对照织物性能，或与对照织物性能相当的性能。
表1
实施例2
重复实施例1，不同的是所述纤维共混物包含防静电纤维，并且纤维比 例如下所示：23重量％的PSA纤维，63重量％的改性聚丙烯腈纤维，10重 量％的对位芳族聚酰胺，和2重量％的防静电纤维。使用该纤维共混物来制 得性能得到改善的短纤纱和织物。
实施例3
通过将实施例1和2中的织物根据图案剪切成织物形样，并且将所述 形样缝合在一起形成用作工业防护服装的防护性连衣工作服，来将所述织物 制成防护制品，包括衣物。同样，将织物剪切成织物形样，并且将所述形样 缝合在一起形成包括防护衬衫和一条防护裤的防护服装组合。如果需要，可 将织物剪切并且缝合，以形成其他防护服装组件，诸如连衣工作服、头巾、 袖套和围裙。