CN101903576A - 聚苯硫醚纺粘纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含聚苯硫醚聚合物的纺粘纤维，所述聚苯硫醚聚合物在300℃时具有约21,500至约28,000Pa.s的零剪切粘度。

Description

聚苯硫醚纺粘纤维
发明背景
1.发明领域
本发明涉及聚苯硫醚纤维的生产以及包含此种纤维的产品。
2.发明背景
采用过滤方法，通过使流体流通过截留夹带物或悬浮物的过滤介质可将一个相的化合物与另一个相的流体流分离。流体流可以是包含固体颗粒的液体流或包含液体或固体气溶胶的气体流。
例如，采用过滤器来收集从焚烧炉、燃煤锅炉、金属熔炉等排出的粉尘。此类过滤器通常被称为“袋式过滤器”。由于排出的气体可具有较高的温度，因此要求用于收集从这些炉子或类似装置中排出的热粉尘的袋式过滤器是耐热的。袋式过滤器还可在化学腐蚀性环境中使用。因此，集尘环境还需要由表现出耐化学品性的材料制成的滤袋。普通过滤介质的实例包括由芳族聚酰胺纤维、聚酰亚胺纤维、氟纤维以及玻璃纤维形成的织物。
聚苯硫醚(PPS)聚合物表现出耐热性和耐化学品性。因此，PPS聚合物可用于多种应用中。例如，PPS可用于制造汽车、电气设备与电子器件、工业/机械产品、消费品等的模制组件。
PPS还被提议用作过滤介质、阻燃制品、和高性能复合材料的纤维。虽然该聚合物具有多种优点，但是由PPS制备纤维时仍存在许多相关的困难。
通过纺粘工艺纺织PPS纤维很难达到商业可用时间。可商购获得的PPS树脂具有对纺粘工艺而言太低或太高的粘度。低粘度PPS树脂会造成纤维中过多的断裂，并造成纺粘纤维网中过多的缺陷。高粘度PPS树脂会造成挤出机中太大的扭矩，使得树脂不可纺。
需要一种可制备PPS纤维的纺粘工艺，该工艺可连续地纺织纤维，对纺丝工艺的中断极少。
发明概述
本发明提供商业可行的制备纺粘聚苯硫醚纤维的方法。
本发明涉及包含聚苯硫醚聚合物的纺粘纤维，该聚苯硫醚聚合物在300℃时具有约21,500至约28,000Pa.s的零剪切粘度。
发明详述
使用可商购获得的纺粘PPS树脂来纺丝商业数量的聚苯硫醚(PPS)纤维的尝试未获成功。
本发明涉及包含聚苯硫醚聚合物的纺粘纤维，该聚苯硫醚聚合物具有特定零剪切粘度，允许以最少的纺丝缺陷来进行长期纺丝。已发现，可使用在300℃时具有约21,500至约28,000Pa.s的零剪切粘度的聚苯硫醚聚合物来制备纺粘PPS纤维。
由于具有在300℃时约21,500至约28,000Pa.s的零剪切粘度的PPS树脂不可用于测试，因此将两种可商购获得的PPS树脂(一种具有高粘度，一种具有低粘度)混合在一起，以使共混的PPS树脂具有在300℃时约21,500至约28,000Pa.s的零剪切粘度。共混的PPS树脂以最少的缺陷成功纺粘商业可接受的纺丝次数。虽然在300℃时约21,500至约28,000Pa.s的零剪切粘度对本发明而言已经足够，但是在300℃时约22,500至约27,000Pa.s的剪切粘度是优选的，并且在300℃时约23,500至约26,000Pa.s的剪切粘度是最优选的。
应当指出的是，本领域已知的任何标准纺粘工艺均适用于本发明。本发明的PPS纤维可具有小于约50微米、更优选小于约20微米的平均纤维直径。该纤维一般具有大体上呈圆形的横截面，但是本领域的普通技术人员将知道，可制成诸如多叶形横截面的其他横截面。
本发明的纺粘纤维通常在收集器或筛网上收集成纤维网。在本发明一个尤其有利的方面，将该纤维网用于制备过滤介质。在此实施方案中，本发明的纤维可表现出良好的耐热性和耐化学品性。这些纤维还可表现出良好的柔韧性和拉伸强度，并可用来制备在腐蚀性和/或高温环境下使用的产品。
测试方法
零剪切粘度按如下方法计算。在300℃下独立测量Fortron PPS 0309C4和Fortron PPS 0317C1在若干不同剪切速率下的粘度。然后从粘度数据外推得出零剪切时的粘度。然后通过下面的公式(该公式得自将粘度与聚合物浓度相关联的Arrhenius公式)近似得到共混物的粘度：
log粘度(共混物)＝(n log粘度(聚合物1)+(100-n)log粘度(聚合物2))/100
纤维直径按如下方法测定。在拉细喷射器下小心收集一束纤维。再准备好该纤维束以便在光学显微镜下观察。然后在计算机辅助下捕获该纤维束的数字图像。测量照片中至少三十(30)根清晰可辨的细旦纤维的直径并进行记录。缺陷不包括在内(即，细旦纤维的突块、聚合物滴、细旦纤维的交叉)。计算每个样本的平均纤维直径。
实施例
通过以下非限制性实施例来进一步阐明本发明。
比较实施例A
在本实施例中，纺粘织物由聚苯硫醚制成。该聚苯硫醚组分在316℃、载荷为2.16千克时具有101克/10分钟的熔流指数，该聚苯硫醚组分以
Figure BPA00001160576700031
PPS 0309C1得自Ticona。在300℃下测算出该树脂的零剪切粘度为21,000Pa.s。
在115℃下，将聚苯硫醚树脂在通风干燥机中干燥至含水量小于150ppm。将聚苯硫醚树脂加热至295℃，然后定量送入到纺丝组件中，在此处，熔融流经过过滤，然后通过一叠分配盘分配，形成多排具有圆形横截面的纺粘纤维。
纺丝组件由4316个圆形毛细管孔(155排，其中毛细管的数量在22至28之间变化)组成。各毛细管均具有0.35mm的直径和1.40mm的长度。组件的纵向宽度为18.02cm，横向宽度为115.09cm。将纺丝组件加热至295℃，以1.0克/孔/分钟的聚合物通过速率经各毛细管纺出聚合物。在122cm长的侧吹冷却系统中，将纤维冷却。通过矩形狭缝喷射器向纤维束提供拉细力。在维持纺丝工艺的同时，可达到的最大喷射压为70.3kPa。从纺丝组件到喷射器入口的距离为92.45cm。将退出喷射器的纤维收集在成型带上。在成型带下方施加真空以有助于将纤维固定在成型带上。然后在压花辊和砧辊之间将纺粘层热粘结。粘结条件为148℃的辊温和300pli的辊隙压力。热粘结后，用绕线机将纺粘片材形成卷。该方法的特征在于，在整个喷丝头表面宽度上出现多处断裂长丝。这些断裂长丝存在于片材产品中，并且由于它们的尺寸和不同熔融行为，片材材料的物理和阻隔性能会受到不利影响。同样，这些断裂长丝被收集和积聚在拉细喷射器上直至喷射器被阻塞。毫无疑问，阻塞的喷射器会中断片材的形成。此外，断裂长丝导致产生未拉细聚合物，未拉细聚合物也会阻塞喷射器或污染成型带。成型带上弃置了包含纤维引线的聚合物残留物而被污染，这最终导致片材中出现缺陷图像。由于这些断裂长丝趋于“绷断”，因此喷丝头表面也会被反冲聚合物污染。然后喷丝头表面需要通过刮擦进行打磨。已发现此纺丝工艺效果较差。纤维纺丝条件、纺丝性能和特性列于下表中。
实施例1
实施例1与比较实施例A的制备方法相似，不同的是，通过添加Ticona树脂
Figure BPA00001160576700041
PPS 0317C1对Ticona树脂
Figure BPA00001160576700042
PPS 0309C1进行了改性。在300℃下测算得出，Fortron PPS 0317C1具有31850Pa.s的零剪切粘度。将PPS 0317C1以10重量％的载荷均匀混入
Figure BPA00001160576700044
PPS 0309C1并通过挤出机的喉部进样，以将零剪切粘度提高到22800Pa.s的计算值(在300℃下测量)。在维持纺丝工艺的同时，可达到的最大喷射压为134.4kPa。虽然仍然可观察到断裂长丝，但是其数量和频率已大大减少。该工艺可稳定运行约一小时或两小时才需要将其关闭以打磨喷射器表面或喷丝头表面。
纤维纺丝条件、纺丝性能和特性列于下表中。
实施例2
实施例2与实施例1的制备方法相似，不同的是，
Figure BPA00001160576700045
PPS 0317C1以30重量％的载荷均匀混入
Figure BPA00001160576700046
PPS 0309C1。在维持纺丝工艺的同时，可达到的最大喷射压为133.1kPa。纺丝过程中未观察到断裂长丝，并且该工艺可不间断运行超过六(6)小时。纤维纺丝条件、纺丝性能和特性列于下表中。
实施例3
实施例3与实施例2的制备方法相似，不同的是，已发现在维持稳定纤维纺丝的同时，可达到的最高喷射压为209.6kPa。纺丝过程中未观察到断裂长丝，并且该工艺可不间断运行超过六(6)小时。纤维纺丝条件、纺丝性能和特性列于下表中。
实施例4
实施例4与实施例3的制备方法相似，不同的是，通过速率降至0.8ghm。可观察到断裂长丝，然而其数量大大减少并且发生频率为间歇性。该工艺可稳定运行约四(4)小时才需要将其关闭以打磨喷射器表面或喷丝头表面。纤维纺丝条件、纺丝性能和特性列于下表中。
比较实施例B
在本实施例中，按比较实施例A中所描述的设置和工艺条件进行初始设置，不同的是，聚苯硫醚组分为Ticona
Figure BPA00001160576700051
PPS 0317C1。虽然该树脂按纺粘等级销售，但是其粘度对加工而言太高。修改初始纺丝条件以改善纤维纺丝的尝试未获成功。纺丝具有明显的缺陷特征。诸如液滴、纤维断裂和慢空穴等缺陷。无法找到可延长纺丝时间又不存在纺丝缺陷的纺丝条件。
表
Figure BPA00001160576700052
由表可见，仅具有窄范围零剪切粘度的PPS适于生产纺粘PPS纤维。

Claims (8)

1.包含聚苯硫醚聚合物的纺粘纤维，所述聚苯硫醚聚合物在300℃时具有21,500至28,000Pa.s的零剪切粘度。
2.权利要求1的纤维，其中所述聚苯硫醚聚合物在300℃时具有22,500至27,000Pa.s的零剪切粘度。
3.权利要求2的纤维，其中所述聚苯硫醚聚合物在300℃时具有23,500至26,000Pa.s的零剪切粘度。
4.权利要求1的纤维，其中所述纤维具有小于50微米的平均纤维直径。
5.权利要求4的纤维，其中所述纤维具有小于20微米的平均纤维直径。
6.权利要求1的纤维，其中所述纤维具有圆形横截面。
7.权利要求1的纤维，其中所述纤维具有多叶形横截面。
8.包含权利要求1的纤维的纤维网。
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