CN102162153A - 一种中空三维卷曲聚苯硫醚短纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中空三维卷曲聚苯硫醚短纤维的制备方法,采用二种组分,其熔融指数为50~150g/10min的线型聚苯硫醚,其中第一组分与第二组分的熔融指数差为10~50g/10min;在300~350℃的温度下熔融纺丝;所用喷丝板的喷丝孔为二个同心圆组成的圆环,且圆环上开有二个缺口;环吹风筒的环吹风冷却风速为0.8~1.5m/s,环吹风筒上部的吹风角度为水平向下10~20°;纺丝速度为800~1000m/min,经2~5倍的拉伸、切断和180~220℃的高温热定型制得中空聚苯硫醚短纤维。本发明的产品,具有操作性好、力学性能优良、中空率高等特点,尤其适合应用于耐高温防护服、隔热非织造布等。
Description
技术领域
本发明涉及一种中空聚苯硫醚短纤维的制备方法,特别是一种中空三维卷曲聚苯硫醚短纤维的制备方法,属于高性能纤维技术领域。
背景技术
聚苯硫醚(PPS)树脂是分子主链中带有苯硫基的热塑性树脂,由PPS树脂制成的PPS纤维是一种新型的高性能纤维,具有优良的耐热性能、耐化学性、阻燃性能及良好的力学性能、尺寸稳定性及纺织加工性。因此,PPS纤维在产业和纺织服装领域得到了广泛的应用。
目前开发的PPS纤维,主要以普通圆形短纤维为主,如公开号CN1603477公开的是“一种线性高分子量聚苯硫醚纤维熔融纺丝、拉伸热定型方法”,该方法生产出的圆形截面短纤维,具有断裂强度高、断裂伸长低和热稳定性高等特点。公开号CN101275309公开的是一种“聚苯硫醚短纤维及其制造方法”,该发明的聚苯硫醚短纤维,拉伸强度达5.0CN/dtex以上,此类产品主要用于生产高温除尘的过滤袋,以进一步延长使用寿命。
常规圆形截面的聚苯硫醚纤维与同规格的中空的聚苯硫醚纤维相比,其导湿性、透气性、保温性和隔热效果较差,当作为耐高温防护服、隔热非织造布时,其缺点尤为明显。
作为一般熔融纺丝纺制中空纤维的方法,已有比较成熟的技术,如聚酯(PET)中空三维卷曲纤维,利用特殊的喷丝板设计和不对称冷却技术,可以制得单孔甚至多孔的中空三维卷曲纤维。但PPS树脂具有与PET树脂完全不同的熔融特性和加工性能,采用公知的中空三维卷曲纤维生产方法,难以得到操作性能好、力学性能优良、中空率高的PPS中空三维卷曲纤维。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种中空聚苯硫醚短纤维的制备方法。本发明的产品,具有操作性好、力学性能优良、中空率高等特点,尤其适合应用于耐高温防护服、隔热非织造布等。
为了达成上述目的,本发明的解决方案是:
一种中空三维卷曲聚苯硫醚短纤维的制备方法,采用二种组分,其熔融指数为50~150g/10min的线型聚苯硫醚(日本吴羽公司生产),其中第一组分与第二组分的熔融指数差为10~50g/10min;通过双螺杆复合纺丝装置,在300~350℃的温度下熔融纺丝;所用喷丝板的喷丝孔为二个同心圆组成的圆环,且圆环上开有二个缺口;环吹风筒的环吹风冷却风速为0.8~1.5m/s,环吹风筒上部的吹风角度为水平向下10~20°;(此种设计改变了常规PPS纤维生产时,在喷丝板下面加装缓冷器,以避免喷丝板面温度过低;而生产三维卷曲又要求急冷形成不对称冷却,因此,本发明不适合装缓冷器,而将环吹风筒上部的吹风按水平向下10~20°吹出),纺丝速度为800~1000m/min ,经2~5倍的拉伸、切断和180~220℃的高温热定型制得中空聚苯硫醚(PPS)短纤维。
所述喷丝孔的内圆环半径r为0.3~0.6mm,外圆环半径R为0.8~1.2mm,缺口间距a均为0.1~0.15mm,其中位于二个缺口一侧圆环的圆弧夹角θ为120~180°;且二个缺口另一侧的圆环靠近喷丝板中心。
所述的二种组分中的一种组分通过喷丝孔二个缺口一侧的圆环挤出,另一种组分通过喷丝孔二个缺口另一侧的圆环挤出,形成内在的不对称结构。
所述的二种组分分别通过180℃、8小时的干燥后通过双螺杆复合纺丝装置进行熔融纺丝,双螺杆复合纺丝装置螺杆的各区温度设定为280~320℃,熔融后通过计量泵送入纺丝箱体。
本发明的有益效果为:本发明解决了单独采用不对称急冷并不完全适合PPS三维卷曲生产的实际,通过上述提及的显著特征和制备方法,一方面避免喷丝板面温度过低,同时又能产生不对称冷却效果。其次纤维在保持一般PPS纤维所具有的优良特性的同时,更具有保暖、隔热、质轻、蓬松等特点;而且操作性能好、力学性能优良、中空率高;在耐高温防护服、隔热非织造布等应用领域,性能优越。
附图说明
图1是本发明的喷丝板的截面示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例,对本发明作进一步的描述。其中中空率的测定采用光学显微镜测定,以中空部分面积占纤维总截面积的百分比计算。
实施例1
本实施例的一种中空三维卷曲聚苯硫醚短纤维的制备方法,采用二种组分,其中第一组分采用熔融指数为100g/10min的线型聚苯硫醚,第二组分采用熔融指数为120g/10min的线型聚苯硫醚;二种组分分别通过180℃、8小时的干燥后通过双螺杆复合纺丝装置,双螺杆复合纺丝装置螺杆的各区温度设定为280~320℃,熔融后通过计量泵送入纺丝箱体,在325℃的温度下熔融纺丝;如图1所示,本发明喷丝板1的喷丝孔为二个同心圆组成的圆环,且圆环上开有二个缺口;喷丝孔的内圆环3半径r为0.3mm,外圆环2半径R为0.8mm,缺口间距a均为0.10mm,其中位于二个缺口一侧圆环的圆弧夹角θ为180°;且二个缺口另一侧的圆环靠近喷丝板中心;二种组分中的一种组分通过喷丝孔二个缺口一侧的圆环挤出,另一种组分通过喷丝孔二个缺口另一侧的圆环挤出,形成内在的不对称结构。环吹风筒的环吹风冷却风速为1.2m/s,环吹风筒上部的吹风角度为水平向下10°;纺丝速度为800m/min ,经3.5倍的拉伸、切断和200℃的高温热定型制得5.56dtex/65mm的中空三维卷曲PPS短纤维。纤维的物理指标:强度3.62CN/ dtex,伸长35.1%,卷曲数14个/25mm,中空率为32%。本实施例制备的产品,具有操作性好、力学性能优良、中空率高等特点,尤其适合应用于耐高温防护服、隔热非织造布等。
实施例2
本实施例的一种中空三维卷曲聚苯硫醚短纤维的制备方法,采用二种组分,其中第一组分采用熔融指数为100g/10min的线型聚苯硫醚,第二组分采用熔融指数为150g/10min的线型聚苯硫醚;二种组分分别通过180℃、8小时的干燥后通过双螺杆复合纺丝装置,双螺杆复合纺丝装置螺杆的各区温度设定为280~320℃,熔融后通过计量泵送入纺丝箱体,在325℃的温度下熔融纺丝;如图1所示,本发明喷丝板1的喷丝孔为二个同心圆组成的圆环,且圆环上开有二个缺口;喷丝孔的内圆环3半径r为0.3mm,外圆环2半径R为0.8mm,缺口间距a均为0.10mm,其中位于二个缺口一侧圆环的圆弧夹角θ为180°;且二个缺口另一侧的圆环靠近喷丝板中心;二种组分中的一种组分通过喷丝孔二个缺口一侧的圆环挤出,另一种组分通过喷丝孔二个缺口另一侧的圆环挤出,形成内在的不对称结构。环吹风筒的环吹风冷却风速为1.5m/s,环吹风筒上部的吹风角度为水平向下20°;纺丝速度为800m/min ,经3.5倍的拉伸、切断和200℃的高温热定型制得5.56dtex/65mm的中空三维卷曲PPS短纤维。纤维的物理指标:强度3.56CN/ dtex,伸长32.3%,卷曲数16个/25mm,中空率为35%。本实施例制备的产品,具有操作性好、力学性能优良、中空率高等特点,尤其适合应用于耐高温防护服、隔热非织造布等。
实施例3
本实施例的一种中空三维卷曲聚苯硫醚短纤维的制备方法,采用二种组分,其中第一组分采用熔融指数为50g/10min的线型聚苯硫醚,第二组分采用熔融指数为60g/10min的线型聚苯硫醚;二种组分分别通过180℃、8小时的干燥后通过双螺杆复合纺丝装置,双螺杆复合纺丝装置螺杆的各区温度设定为280~320℃,熔融后通过计量泵送入纺丝箱体,在325℃的温度下熔融纺丝;如图1所示,本发明喷丝板1的喷丝孔为二个同心圆组成的圆环,且圆环上开有二个缺口;喷丝孔的内圆环3半径r为0.3mm,外圆环2半径R为0.8mm,缺口间距a均为0.10mm,其中位于二个缺口一侧圆环的圆弧夹角θ为120°;且二个缺口另一侧的圆环靠近喷丝板中心;二种组分中的第二组分通过喷丝孔二个缺口一侧(圆弧夹角θ为120°的一侧)的圆环挤出,第一组分通过喷丝孔二个缺口另一侧的圆环挤出,形成内在的不对称结构。环吹风筒的环吹风冷却风速为1.2m/s,环吹风筒上部的吹风角度为水平向下10°;纺丝速度为800m/min ,经3.5倍的拉伸、切断和200℃的高温热定型制得5.56dtex/65mm的中空三维卷曲PPS短纤维。纤维的物理指标:强度3.58CN/ dtex,伸长30.7%,卷曲数12个/25mm,中空率为28%。本实施例制备的产品,具有操作性好、力学性能优良、中空率高等特点,尤其适合应用于耐高温防护服、隔热非织造布等。
实施例4
本实施例的一种中空三维卷曲聚苯硫醚短纤维的制备方法,采用二种组分,其中第一组分采用熔融指数为100g/10min的线型聚苯硫醚,第二组分采用熔融指数为120g/10min的线型聚苯硫醚;二种组分分别通过180℃、8小时的干燥后通过双螺杆复合纺丝装置,双螺杆复合纺丝装置螺杆的各区温度设定为280~320℃,熔融后通过计量泵送入纺丝箱体,在325℃的温度下熔融纺丝;如图1所示,本发明喷丝板1的喷丝孔为二个同心圆组成的圆环,且圆环上开有二个缺口;喷丝孔的内圆环3半径r为0.3mm,外圆环2半径R为0.8mm,缺口间距a均为0.10mm,其中位于二个缺口一侧圆环的圆弧夹角θ为120°;且二个缺口另一侧的圆环靠近喷丝板中心;二种组分中的第二组分通过喷丝孔二个缺口一侧的圆环(圆弧夹角θ为120°的一侧)挤出,第一组分通过喷丝孔二个缺口另一侧的圆环挤出,形成内在的不对称结构。环吹风筒的环吹风冷却风速为1.2m/s,环吹风筒上部的吹风角度为水平向下20°;纺丝速度为800m/min ,经3.5倍的拉伸、切断和200℃的高温热定型制得5.56dtex/65mm的中空三维卷曲PPS短纤维。纤维的物理指标:强度3.61CN/ dtex,伸长29.6%,卷曲数13个/25mm,中空率为30%。本实施例制备的产品,具有操作性好、力学性能优良、中空率高等特点,尤其适合应用于耐高温防护服、隔热非织造布等。
实施例5
本实施例的一种中空三维卷曲聚苯硫醚短纤维的制备方法,采用二种组分,其中第一组分采用熔融指数为100g/10min的线型聚苯硫醚,第二组分采用熔融指数为120g/10min的线型聚苯硫醚;二种组分分别通过180℃、8小时的干燥后通过双螺杆复合纺丝装置,双螺杆复合纺丝装置螺杆的各区温度设定为280~320℃,熔融后通过计量泵送入纺丝箱体,在325℃的温度下熔融纺丝;如图1所示,本发明喷丝板1的喷丝孔为二个同心圆组成的圆环,且圆环上开有二个缺口;喷丝孔的内圆环3半径r为0.6mm,外圆环2半径R为1.2mm,缺口间距a均为0.15mm,其中位于二个缺口一侧圆环的圆弧夹角θ为150°;且二个缺口另一侧的圆环靠近喷丝板中心;二种组分中的一种组分通过喷丝孔二个缺口一侧的圆环挤出,另一种组分通过喷丝孔二个缺口另一侧的圆环挤出,形成内在的不对称结构。环吹风筒的环吹风冷却风速为0.8m/s,环吹风筒上部的吹风角度为水平向下10°;纺丝速度为800m/min ,经3.5倍的拉伸、切断和200℃的高温热定型制得10.1dtex/65mm的中空三维卷曲PPS短纤维。纤维的物理指标:强度3.51CN/ dtex,伸长34.6%,卷曲数15个/25mm,中空率为27%。本实施例制备的产品,具有操作性好、力学性能优良、中空率高等特点,尤其适合应用于耐高温防护服、隔热非织造布等。
比较例1
如实施例1所述基本相同,所不同的是:二种组分都采用MFI为120g/10min的线型PPS树脂,制得5.56dtex/65mm的中空三维卷曲PPS短纤维。纤维的物理指标:强度3.45CN/ dtex,伸长30.1%,卷曲数8个/25mm,中空率为25%,从数据可见单组分的卷曲数较低,即卷曲效果不佳。
比较例2
如实施例1所述基本相同,所不同的是:环吹风的冷却风速为0.5m/s,上部吹风角度为水平即与丝束垂直。制得5.56dtex/65mm的中空三维卷曲PPS短纤维。纤维的物理指标:强度3.51CN/ dtex,伸长32.5%,卷曲数7个/25mm,中空率为22%,从数据可见,常规冷却条件下,双组分的卷曲数也较低,即卷曲效果不佳。
各个实施例的各个参数和指标见表1。
Claims (4)
1.一种中空三维卷曲聚苯硫醚短纤维的制备方法,其特征在于:采用二种组分,其熔融指数为50~150g/10min的线型聚苯硫醚,其中第一组分与第二组分的熔融指数差为10~50g/10min;通过双螺杆复合纺丝装置,在300~350℃的温度下熔融纺丝;所用喷丝板的喷丝孔为二个同心圆组成的圆环,且圆环上开有二个缺口;环吹风筒的环吹风冷却风速为0.8~1.5m/s,环吹风筒上部的吹风角度为水平向下10~20°;纺丝速度为800~1000m/min ,经2~5倍的拉伸、切断和180~220℃的高温热定型制得中空聚苯硫醚短纤维。
2.如权利要求1所述的一种中空三维卷曲聚苯硫醚短纤维的制备方法,其特征在于:所述喷丝孔的内圆环半径r为0.3~0.6mm,外圆环半径R为0.8~1.2mm,缺口间距a均为0.1~0.15mm,其中位于二个缺口一侧圆环的圆弧夹角θ为120~180°;且二个缺口另一侧的圆环靠近喷丝板中心。
3.如权利要求1所述的一种中空三维卷曲聚苯硫醚短纤维的制备方法,其特征在于:所述的二种组分中的一种组分通过喷丝孔二个缺口一侧的圆环挤出,另一种组分通过喷丝孔二个缺口另一侧的圆环挤出,形成内在的不对称结构。
4.如权利要求1所述的一种中空三维卷曲聚苯硫醚短纤维的制备方法,其特征在于:所述的二种组分分别通过180℃、8小时的干燥后通过双螺杆复合纺丝装置进行熔融纺丝,双螺杆复合纺丝装置螺杆的各区温度设定为280~320℃,熔融后通过计量泵送入纺丝箱体。
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