CN101413149B - 一种聚苯硫醚复合纤维及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚苯硫醚复合纤维及其制造方法，该复合纤维具有皮层和芯层，皮层含有聚苯硫醚，芯层为热塑性树脂，皮层的横截面为异形截面，其上具有3-8个伸向该复合纤维外的突出部。制造方法采用复合纺丝法，包括制备熔体，喷丝，拉伸以及后处理，采用复合纺丝组件。该复合纺丝组件的喷丝板上具有上述的横截面形状的喷丝孔。本发明的复合纤维的特殊结构一方面使比表面积增加、过滤孔隙的数量也大大增加，而使得用本发明的聚苯硫醚纤维生产的过滤产品有着较高的过滤效率和好的过滤效果；另一方面突出部的数量控制在8个以内，使得在除掉过滤产品上的灰尘等物质的时候较为容易。另外由于采用皮芯结构，本发明纤维的成本得到降低。

Description

一种聚苯硫醚复合纤维及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种复合纤维及其制造方法，具体的说，本发明涉及一种聚苯硫醚复合纤维及其制造方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，高性能纤维在现代工业、航天、建筑、军事等领域的应用越来越广泛。聚苯硫醚纤维是目前世界主要地区急需的高性能纤维之一，保持着较高的增长速度。它是一种综合性能优异的高科技纤维，不仅耐腐蚀、耐高温、阻燃、无毒，还具有均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性。

聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide，简称PPS)是以苯环在对位上连接硫原子而形成的刚性主链，结构上由于有大π键的存在，所以性能极其稳定。产品有线型、交联型和直链型3种，可以通过注塑和挤出成型加工成塑料制品，也可经过双向拉伸制成薄膜和纺丝制成纤维，还可通过填充增强制成复合材料。PPS纤维最大的特点就是能在较高温度和极其恶劣的工作环境下长期使用，主要用于热过滤材料。因此，如何提高过滤的效率和效果是很重要的一个问题。

CN1962973公开了一种抗氧聚苯硫醚纤维的制造方法，采用对聚苯硫醚树脂进行改性处理，在树脂中添加具有抑制和延缓氧化和降解作用的改性剂，可以有效地抑制和延缓纤维被高温氧化和降解。改性剂不仅可以阻断链降解反应的进行，能够分解周边的过氧化物，还可以屏蔽聚苯硫醚大分子中的弱键，防止被氧化。用改性树脂生产的工业烟气过滤材料可以大大提高使用寿命，降低生产成本。虽然该纤维的使用寿命得到了提高，但产品的过滤性能并没有得到改善。

CN1948564公开了一种复合纤维及其制备方法，复合纤维是以PPS(聚苯硫醚)为皮层，以PET(聚酯)、PET、或PA6(聚酰胺)、或PA66(聚酰胺)为芯层的皮芯结构，纺制的长纤维或短纤维，其制备方法包括(1)真空干燥(2)纺丝卷绕(3)后拉伸热定型。该纤维通过皮芯结构来降低成本，但产品的过滤性能并没有得到明显的提高。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种过滤性能好的聚苯硫醚复合纤维，同时该纤维成本较低。

本发明的另一个目的在于提供一种聚苯硫醚复合纤维的制造方法。

为了实现本发明的目的，提供一种异形截面聚苯硫醚复合纤维，具有皮层和芯层，所述的皮层含有聚苯硫醚，所述的芯层为热塑性树脂，所述的皮层的横截面为异形截面，该异形截面具有3-8个伸向该复合纤维外的突出部。

本发明优选所述的皮层包括重量百分数大于80％的聚苯硫醚，所述的芯层为与PPS具有相似流变性能的其他单组分热塑性树脂或共混热塑性树脂，皮层与芯层的重量复合比为70∶30-30∶70。其他单组分热塑性树脂是指除聚苯硫醚外的已知的可以与本发明的皮层复合的热塑性树脂，当然也可为已知的可以与本发明的皮层复合的共混热塑性树脂，这样的共混热塑性树脂中可能包括聚苯硫醚，在这里出于成本的考虑优选为不包括聚苯硫醚的共混热塑性树脂，而是相对便宜的其他树脂的共混。

本发明所述的突出部的数量可为3-8个。所述的叶片形突起的数量如果太少，一方面比表面积小，另外一方面纤维之间所形成的过滤孔隙也大大减少，就达不到提高下游产品的过滤性能的作用，如果太多，则会在除掉过滤产品上的灰尘时带来麻烦。

本发明还优选所述的突出部与皮层相连的一端到其远离皮层的一端的长度与其底部的宽度的比值为0.2-2∶1，更优选的范围是1-2∶1。本发明进一步优选所述的突出部相对于其长度方向为对称图形。经过反复试验，这样对称的形状可以进一步提升过滤的效果。

作为优选的一种情况，本发明所述的芯层的横截面上具有2-4个伸向该复合纤维皮层的芯层突出部，更优选所述的芯层突出部远离芯层一端的宽度大于靠近芯层一端的宽度，还优选所述的芯层突出部远离芯层的一端到靠近芯层的一端的长度为该皮层厚度的10-50％，还优选所述的芯层突出部相对于其长度方向为对称图形。现有技术中常有通过共混或改性来来改善聚苯硫醚的性能，这些改性和共混会对不同成分的界面之间的结合造成影响。为了使本发明所能适用的范围更广，可采用上述的芯层结构来加强芯层和皮层之间的结合，使得纤维的耐剥离能力增加；而且，由于突起的特定形状，使得采用相对数量较少的突起就能达到耐剥离的效果，从而使得生产该纤维的难度大大降低，通过一种相对简单、容易实现的纤维结构保证了复合纤维的耐剥离性。

本发明所述的热塑性树脂优选为PA或PET，也可为PA和PET按照1∶4-4∶1的比例混合或其他已知可行的成分与PA或PET混合。

为了实现本发明的另一个目的，提供一种聚苯硫醚复合纤维的制造方法，采用复合纺丝法，包括制备熔体，喷丝，拉伸以及后处理，该喷丝采用复合纺丝组件，其特征在于，所述的复合纺丝组件的喷丝板上具有异形喷丝孔。这里的异形喷丝孔的形状可以根据需要制备的复合纤维的截面形状来确定。

本发明的有益效果是：由于本发明纤维采用带有3-8个突出部的异形截面，一方面使复合纤维的比表面积增加，而且纤维之间所形成的过滤孔隙也大大增加，而使得用本发明的聚苯硫醚纤维生产的过滤产品有着较高的过滤效率和好的过滤效果；另一方面突出部的数量控制在8个以内，使得在除掉过滤产品上的灰尘等物质的时候较为容易。另外由于采用皮芯结构，本发明纤维的成本得到降低。

附图说明

图1为本发明实施例1的横截面示意图；

图2为本发明实施例2的横截面示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例以及附图进一步说明本发明。

实施例1

参见图1。本实施例的皮层为100％(重量)的聚苯硫醚，芯层为PA6，皮芯重量复合比30∶70。纤维的截面形状如图1所示，突出部个数为4个，该突出部底部宽，其远离皮层的一端相对窄，其底部的宽度D与突出部的长度L的比为1∶2。该突出部相对于其长度方向来说为左右对称图形。

本实施例的芯层横截面有伸向皮层的、均匀分布的4个芯层突出部，该芯层突出部的高度H为皮层厚度的50％，该芯层突出部远离芯层一端的宽度d大于靠近芯层一端的宽度d’。

本实施例的制造方法采用复合纺丝法。按照上述的皮芯组分的树脂原料分别经两条螺杆挤出机被加工成熔体，再经各自的熔体管路被输送到纺丝位。在纺丝位，两种熔体进入同一个复合纺丝组件，并且在进入喷丝板之前途径各自得熔体流到而互不接触，纤维的横截面通过喷丝板微孔的设计来实现，该微孔的形状为之前所描述的截面形状。芯组分的形态通过喷丝板上方分配板中的分配销的设计来实现，其形状为之前描述的芯层形状。

分配板位于喷丝板的上方，分配销与喷丝板的喷丝孔一一对应。芯组分的熔体从分配销的中心孔道流入喷丝板导孔，皮组分熔体通过分配销下端的缝隙漫流进入导孔，在此处两组分互相接触，皮组分在这里完成对芯组分的包围，并最终形成本实施例的截面。然后再经过拉伸以及上油、卷曲等后处理，即得到复合纤维。

实施例2

参见图2。在实施例1的基础上，本实施例的不同之处在于：皮层为80％(重量)的聚苯硫醚和20％(重量)的PET，芯层为PET，皮芯重量复合比50∶50。突出部个数为3个，该突出部底部的宽度与其长度的比为1∶1。该突出部相对于沿其长度方向上的轴线来说为非对称图形，如图2所示。

本实施例的芯层横截面有均匀分布的2个芯层突出部，该芯层突出部的高度为皮层厚度的25％。

实施例3

在实施例1的基础上，本实施例的不同之处在于：皮层为90％(重量)的聚苯硫醚和10％(重量)的PA66，芯层为PA66、PET按重量比1∶1共混，皮芯重量复合比70∶30。突出部个数为8个，其底部的宽度与长度的比为1∶1.5。该突出部相对于沿其长度方向上的轴线来说为对称图形。

本实施例的芯层横截面有均匀分布的3个芯层突出部，该芯层突出部的高度为皮层厚度的10％。

实施例4

在实施例1的基础上，本实施例的不同之处在于：皮层为50％(重量)的聚苯硫醚和50％(重量)的PET，芯层为PA6、PET按重量比4∶1共混，皮芯重量复合比20∶80。突出部个数为12个，该突出部底部宽，其远离皮层的一端相对窄，其底部的宽度与突出部的长度的比为1∶0.2。该突出部相对于沿其长度方向上的轴线来说为对称图形。

本实施例的芯层横截面为普通圆形截面。

实施例5

在实施例3的基础上，本实施例的不同之处在于：芯层为PA66、PET按重量比1∶4共混。突出部底部的宽度与突出部的长度的比为1∶3。

以上实施例用于解释本发明，而非限制本发明。如皮层采用其他组分与PPS复合以及PPS的重量比的简单变化，芯层成分、皮芯复合比、突出部以及芯层突出部数量、突出部宽度与长度的比值以及芯层突出部的高度等的简单变化均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种异形截面聚苯硫醚复合纤维，具有皮层和芯层，所述的皮层含有聚苯硫醚，所述的芯层为热塑性树脂，其特征在于，所述的皮层的横截面为异形截面，该异形截面具有3-8个伸向该复合纤维外的突出部；所述的芯层的横截面上具有2-4个伸向该复合纤维皮层的芯层突出部；所述的芯层突出部远离芯层一端的宽度大于靠近芯层一端的宽度。

2.如权利要求1所述的复合纤维，其特征在于，所述的突出部与皮层相连的一端到其远离皮层的一端的长度与其底部的宽度的比值为0.2-2∶1。

3.如权利要求2所述的复合纤维，其特征在于，所述的突出部相对于其长度方向为对称图形。

4.如权利要求1～3任意一项所述的复合纤维，其特征在于，所述的皮层包含重量百分数大于80％的聚苯硫醚，所述的芯层为与PPS具有相似流变性能的其他单组分热塑性树脂或共混热塑性树脂，所述的皮层与芯层的重量复合比为70∶30～30∶70。

5.如权利要求1所述的复合纤维，其特征在于，所述的芯层突出部远离芯层的一端到靠近芯层的一端的长度为该皮层厚度的10～50％。

6.如权利要求5所述的复合纤维，其特征在于，所述的芯层突出部相对于其长度方向为对称图形。

7.如权利要求1所述的聚苯硫醚复合纤维，其特征在于，所述的热塑性树脂为PA或PET。

8.一种制造如权利要求1所述的聚苯硫醚复合纤维的方法，采用复合纺丝法，包括制备熔体，喷丝，拉伸以及后处理，该喷丝采用复合纺丝组件，其特征在于，所述的复合纺丝组件的喷丝板上具有异形喷丝孔。

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