CN102345188A - 一种聚合物合金纤维和聚苯硫醚超细纤维 - Google Patents

一种聚合物合金纤维和聚苯硫醚超细纤维 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚合物合金纤维和其制成的超细纤维。该纤维含有连续相和分散相，连续相为可溶性聚合物，分散相为聚苯硫醚，分散相聚苯硫醚占该合金纤维的重量比率为10％～50％，且合金纤维断面结构中90％以上的分散相直径为50～500nm，由该合金纤维脱除连续相能得到PPS超细纤维，由苯硫醚超细纤维制得的织物可适用于衣料及产业用途，具有优异的过滤性能、优异的擦拭效果、优越的吸湿透气性能、优越的耐酸碱腐蚀性能。

Description

一种聚合物合金纤维和聚苯硫醚超细纤维
技术领域
本发明涉及一种聚合物合金纤维和由聚合物合金纤维得到的聚苯硫醚超细纤维。
背景技术
现今，纳米技术日渐成熟并且从各个领域走进人们的生活。随着工业的不断发展，越来越多服装用途的的新型纤维已经被开发出来，有各种的功能性纤维。但是纳米级纤维并没有普及使用，特别是特种聚合物制备的拥有多种功能的纳米纤维。这种聚合物合金纤维一般是由两种或两种以上聚合物，或具有不同性能指标的同类聚合物，经熔融纺丝法制成的化学纤维。以聚合物合金利用熔融纺丝技术纺出纤维可以获得一种合金纤维。此纤维中聚苯硫醚组分在200℃以下不存在可以溶解的溶剂且耐酸碱腐蚀。如使用水、酸、碱、有机溶剂消除合金纤维中可溶的成分可以获得纳米级聚苯硫醚纤维。纳米纤维单位面积下可以提供很大的表面积，表面积大的纤维舒适感强、吸附、过滤等功能也格外显著。此纤维可以用于多种特殊作业服装、过滤材料、聚合物纸、绝缘材料等。
聚苯硫醚高分子聚合物可以进行挤出、注塑、吹塑、吸塑、压延等多种产品成型方式。例如熔融纺丝技术纺出聚苯硫醚制作聚苯硫醚纤维。聚苯硫醚纤维是纤维行业的重要特种纤维，耐腐蚀(强酸强碱下不降解)、耐高温(可以在高温下长期使用)、极度耐磨、耐有机溶剂、阻燃、无毒、热传导率低、物理机械性能均衡、尺寸稳定等，随着纤维的超细化可以向更多种应用领域延伸。
在以往专利中曾有部分涉及合金纤维：
例如专利CN200810202209.0，公开了一种聚苯硫醚/聚酯合金纤维及其制备方法，其中聚苯硫醚为20～95wt％、这篇专利所述聚苯硫醚比率为20～80wt％的时候由于相容性的问题，基本不具有可纺性，而80～95wt％时虽然可以纺丝，但是由于聚酯的存在，大大降低了专利中所说的耐腐蚀性，不具有推广性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚合物合金纤维。该聚合物合金纤维减量处理后可得到聚苯硫醚超细纤维，由苯硫醚超细纤维制得的织物可适用于衣料及产业用途，具有优异的过滤性能、优异的擦拭效果、优越的吸湿透气性能、优越的耐酸碱腐蚀性能。
本发明的技术解决方案：
一种聚合物合金纤维，该纤维含有连续相和分散相，连续相为可溶性聚合物，分散相为聚苯硫醚，分散相聚苯硫醚占该合金纤维的重量比率为10％～50％，且合金纤维断面结构中90％以上的分散相直径为50～500nm。
本发明的聚合物合金纤维，其原料为含有聚苯硫醚的聚合物合金，该聚合物合金熔融纺丝时流动性能好，可以在较低温度下进行纺丝。如果聚苯硫醚在聚合物合金中含量过低，则形成聚苯硫醚超细纤维时的减量损失率过大，造成浪费，因此控制聚苯硫醚在聚合物合金中含量为10wt％以上；而当聚苯硫醚在聚合物合金中含量超过50wt％，则可能引起聚苯硫醚成为连续相结构，即使经过减量处理也不能得到纳米级聚苯硫醚超细纤维。并且聚合物合金中聚苯硫醚含量过高，则纺丝过程中聚合物粘度上升，纺丝熔体压力上升。
所述连续相可溶性聚合物优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯的任意一种或几种。
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯优选为用聚乙二醇、BPA-EO或间苯二甲酸中的至少一种进行共聚改性后得到的聚合物。
所述的聚乙二醇(PEG)、二乙羟基双酚A(BPA-EO)或间苯二甲酸(IPA)的使用量优选为共聚合所用原料总量的0.5～1.0mol％。
PEG、BPA-EO、IPA的使用量如果小于共聚合所用原料总量的0.5mol％，会导致聚合物合金中两相的相容不好、分散相直径变大、聚合物合金纤维减量处理后得到的纤维直径普遍大于500nm或者导致纺丝性差。控制PEG、BPA-EO、IPA的使用量为共聚合所用原料总量的0.5～1.0mol％，得到的聚合物合金纤维断面结构中90％以上的分散相直径为50～500nm，进而聚合物合金纤维减量处理后得到的超细纤维直径90以上为50～500nm。
本发明的聚合物合金纤维的生产方法，是将聚苯硫醚与可溶性聚合物混合后通过二轴螺杆挤出机混炼造粒，再进行熔融纺丝。并且为了增强合金的混炼效果所述二轴螺杆混炼机齿合部占总长的10％以上。
本发明利用了聚苯硫醚所具有的200℃以下无溶剂可溶解的性能，耐酸碱等各种腐蚀性能，优秀机械性能等，将聚合物合金纤维进行减量处理，脱除连续相可溶性聚合物，得到衣料用途的纳米级聚苯硫醚超细纤维。聚苯硫醚超细纤维其比表面积大，吸放湿能力好，纤维最小接触单位面积小，擦拭能力好。且聚苯硫醚超细纤维耐酸碱等腐蚀，可应用于防护织物。高的强伸度和长时间高温下使用更体现其优异的性能。并且，聚苯硫醚超细纤维本身就具有很好的保温效果，又是一项优点。具有高附加价值的含聚苯硫醚的聚合物合金纤维及制成的聚苯硫醚超细纤维有很高的推广价值。
具体实施方式
下面结合实施例作进一步说明。另外，评价方法的说明如下：
可纺性的评价
纺丝4小时，无断丝无飘单丝——○
纺丝4小时，飘单丝或断丝2次或2次以内——△
纺丝4小时，飘单丝或断丝3次以上或不可纺丝——×
纤维直径观察
设备：扫描电子纤维镜(SEM)
放大倍率：10000倍
实施例1：
将聚苯硫醚(Mn：12900)和可溶性聚合物(为PET(IV＝0.64)与PEG的共聚改型聚合物，PEG使用量0.8mol％)以10∶90比例混炼造粒，得到的聚合物粒子在300摄氏度下熔融纺丝，纺速速度为2500m/min，可纺性良好，得到纤维的分散相为PPS，合金纤维断面结构中95％的分散相直径为50～500nm，平均直径为100nm。将聚合物合金纤维进行减量处理，脱除连续相，得到聚苯硫醚超细纤维。
实施例2
将聚苯硫醚(Mn：12900)和可溶性聚合物(为PET(IV＝0.64)与PEG的共聚改型聚合物，PEG使用量0.8mol％)以30∶70比例混合造粒，取得的聚合物粒子在300摄氏度下熔融纺丝，纺速速度为2500m/min，可纺性良好，得到纤维的分散相为PPS，合金纤维断面结构中95％的分散相直径为50～500nm，平均直径为200nm。将聚合物合金纤维进行减量处理，脱除连续相，得到聚苯硫醚超细纤维。
实施例3
将聚苯硫醚(Mn：12900)和可溶性聚合物(为PET(IV＝0.64)与PEG的共聚改型聚合物，PEG使用量0.8mol％)以30∶70比例混合造粒，取得的聚合物粒子在300摄氏度下熔融纺丝，纺速速度为2500m/min，可纺性良好，得到纤维的分散相为PPS，合金纤维断面结构中95％的分散相直径为50～500nm，平均直径为320nm。将聚合物合金纤维进行减量处理，脱除连续相，得到聚苯硫醚超细纤维。
实施例4
将聚苯硫醚(Mn：12900)和可溶性聚合物(为PET(IV＝0.64)与PEG的共聚改型聚合物，PEG使用量1mol％)以30∶70比例混合造粒，取得的聚合物粒子在300摄氏度下熔融纺丝，纺速速度为2500m/min，可纺性良好，得到纤维的分散相为PPS，合金纤维断面结构中95％的分散相直径为50～500nm，平均直径为160nm。将聚合物合金纤维进行减量处理，脱除连续相，得到聚苯硫醚超细纤维。
实施例5
将聚苯硫醚(Mn：12900)和可溶性聚合物(为PET(IV＝0.64)与PEG的共聚改型聚合物，PEG使用量0.8mol％)以50∶50比例混合造粒，取得的聚合物粒子在300摄氏度下熔融纺丝，纺速速度为2500m/min，可纺性良好，得到纤维的分散相为PPS，合金纤维断面结构中96％的分散相直径为50～500nm，平均直径为320nm。将聚合物合金纤维进行减量处理，脱除连续相，得到聚苯硫醚超细纤维。
实施例6
将聚苯硫醚(Mn：12900)和可溶性聚合物(为PTT(IV＝0.92)与PEG的共聚改型聚合物，PEG使用量0.8mol％)以30∶70比例混合造粒，取得的聚合物粒子在295摄氏度下熔融纺丝，纺速速度为2500m/min，可纺性良好，得到纤维的分散相为PPS，合金纤维断面结构中96％的分散相直径为50～500nm，平均直径为250nm。将聚合物合金纤维进行减量处理，脱除连续相，得到聚苯硫醚超细纤维。
实施例7
将聚苯硫醚(Mn：12900)和可溶性聚合物(为PBT(IV＝1.68)与PEG的共聚改型聚合物，PEG使用量0.8mol％)以30∶70比例混合造粒，取得的聚合物粒子在295摄氏度下熔融纺丝，纺速速度为2500m/min，可纺性良好，得到纤维的分散相为PPS，合金纤维断面结构中95％的分散相直径为50～500nm，平均直径为300nm。将聚合物合金纤维进行减量处理，脱除连续相，得到聚苯硫醚超细纤维。
实施例8
将聚苯硫醚(Mn：12900)和可溶性聚合物(为PET(IV＝0.64)与BPA-EO的共聚改型聚合物，BPA-EO使用量1mol％)以30∶70比例混合造粒，取得的聚合物粒子在300摄氏度下熔融纺丝，纺速速度为2500m/min，可纺性良好，得到纤维的分散相为PPS，合金纤维断面结构中96％的分散相直径为50～500nm，平均直径为190nm。将聚合物合金纤维进行减量处理，脱除连续相，得到聚苯硫醚超细纤维。
实施例9
将聚苯硫醚(Mn：12900)和可溶性聚合物(为PET(IV＝0.64)与IPA的共聚改型聚合物，IPA使用量1mol％)以30∶70比例混合造粒，取得的聚合物粒子在300摄氏度下熔融纺丝，纺速速度为2500m/min，可纺性良好，得到纤维的分散相为PPS，合金纤维断面结构中95％的分散相直径为50～500nm，平均直径为220nm。将聚合物合金纤维进行减量处理，脱除连续相，得到聚苯硫醚超细纤维。
比较例1
将聚苯硫醚(Mn：12900)和可溶性聚合物(为PET(IV＝0.64)与PEG的共聚改型聚合物，PEG使用量0.8mol％)以5∶95比例混合造粒，取得的聚合物粒子在295摄氏度下熔融纺丝，纺速速度为2500m/min，可纺性良好，得到纤维的分散相为PPS，合金纤维断面结构中95％的分散相直径为50～500nm，分散相的平均直径为80nm。将聚合物合金纤维进行减量处理，脱除连续相，得到聚苯硫醚超细纤维，但是由于其减量率过高，损率过大，没有推广意义。
比较例2
将聚苯硫醚(Mn：12900)和可溶性聚合物(为PET(IV＝0.64)与PEG的共聚改型聚合物，PEG使用量0.8mol％)以55∶45比例混合造粒，取得的聚合物粒子在300摄氏度下熔融纺丝，纺速速度为2500m/min，可纺性良好，得到纤维的分散相为PET。将聚合物合金纤维进行减量处理，得不到聚苯硫醚超细纤维。
比较例3
将聚苯硫醚(Mn：12900)和可溶性聚合物(为PET(IV＝0.64)与PEG的共聚改型聚合物，PEG含量0.4mol％)以30∶70比例混合造粒，取得的聚合物粒子在295摄氏度下熔融纺丝，纺速速度为2500m/min，不具有可纺性。
比较例4
将聚苯硫醚(Mn：12900)与可溶性聚合物(为PET(IV＝0.64)与BPA-EO的共聚改型聚合物，BPA-EO使用量0.4mol％)以30∶70比例混合造粒，取得的聚合物粒子在300摄氏度下熔融纺丝，纺速速度为2500m/min，纺丝4小时断丝1次，得到纤维的分散相为PPS，合金纤维断面结构中94％的分散相直径为50～500nm，平均直径为600nm。
比较例5
将聚苯硫醚(Mn：12900)和可溶性聚合物(为PET(IV＝0.64)与IPA的共聚改型聚合物，IPA使用量0.4mol％)以30∶70比例混合造粒，取得的聚合物粒子在300摄氏度下熔融纺丝，纺速速度为2500m/min，不具有可纺性。
各实施例和比较例的具体数据见表1～表3。
表1
Figure BSA00000211303500091
表2
表3
Figure BSA00000211303500101

Claims (5)

1.一种聚合物合金纤维，其特征是：该纤维含有连续相和分散相，连续相为可溶性聚合物，分散相为聚苯硫醚，分散相聚苯硫醚占该合金纤维的重量比率为10％～50％，且合金纤维断面结构中90％以上的分散相直径为50～500nm。
2.根据权利要求1所述的聚合物合金纤维，其特征是：所述连续相可溶性聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯的任意一种或几种。
3.根据权利要求2所述的聚合物合金纤维，其特征是：所述聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯为用聚乙二醇、二乙羟基双酚A或间苯二甲酸中的至少一种进行共聚改性后得到的聚合物。
4.根据权利要求3所述的聚合物合金纤维，其特征是：所述的聚乙二醇、BPA-EO或间苯二甲酸的使用量为共聚合所用原料总量的0.5～1.0mol％。
5.一种聚苯硫醚超细纤维，其特征是：对权利要求1所用聚合物合金纤维脱除连续相后得到的聚苯硫醚超细纤维。
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