CN102383205A - 聚全氟乙丙烯纤维的制备方法 - Google Patents

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刘华新
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Abstract

本发明涉及一种聚全氟乙丙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：（1）原料准备；（2）熔融挤出；（3）纺丝成型；（4）冷却；（5）加热干燥；（6）牵伸；（7）热处理；（8）卷绕打包。本发明制得的聚全氟乙丙烯纤维具有优异的机械强度、耐热性、耐药品性、非粘着性、疏水性、低磨耗性和电绝缘性，广泛应用于编织物衣料、体育用品、建筑装饰、医疗用品及其它工业用途。

Description

聚全氟乙丙烯纤维的制备方法
技术领域
本发明属于氟塑料加工技术领域，具体涉及一种聚全氟乙丙烯纤维的制备方法。采用熔融纺丝法制得的聚全氟乙丙烯纤维，由于其具有优异的机械强度、耐热性、耐药品性、非粘着性、疏水性、低磨耗性和电绝缘性，在实际应用中具有很高的可靠性和经济性。
背景技术
聚全氟乙丙烯树脂可以采用一般热塑性树脂的熔融加工方法进行成型。与聚四氟乙烯树脂相比，聚全氟乙丙烯树脂的熔融黏度低得多，流动性好，且热稳定性佳。
该材料所制得的聚全氟乙丙烯纤维中氟原子含量较高，故熔点、使用温度、极限氧指数较高，疏水性、耐化学腐蚀性较好。由于其拉伸模量较小，因此手感柔软，通过实现超细化，就可使柔软度更加突出。
用聚全氟乙丙烯纤维编作气液过滤网，制成的丝网除沫器是一种高效、耐高温、耐腐蚀的气液分离装置。其主要用于分离直径大于3-5μm的液滴。分离气体中的雾沫，以改善操作条件，优化工艺指标，减少设备腐蚀，延长设备使用寿命，增加处理量及回收有价值的物料，保护环境，减少大气污染等。其对粒径≥3-5μm的雾沫，捕集效率达98%-99.8%，而气体通过除沫器的压力降却很小，只有250-500Pa。除上述应用，该材料广泛应用于编织物衣料、体育用品、建筑装饰、医疗用品及其他工业用途。
但是，在聚全氟乙丙烯由树脂转化为纤维的过程中，由于聚全氟乙丙烯较高的熔点，高温成型需要特别的设备和技术；树脂熔融黏度高造成喷丝时容易出现引丝断头问题；聚全氟乙丙烯树脂的低模量造成其在牵伸、卷曲等后续加工处理时会遇到很大的障碍。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种聚全氟乙丙烯纤维的制备方法，制得的纤维具有优异的机械强度、耐热性、耐药品性、非粘着性、疏水性、低磨耗性和电绝缘性，大大提高了其在实际应用中的可靠性，可以适用于高要求的实际工况。
本发明提出的聚全氟乙丙烯纤维的制备方法，采用熔融纺丝法。将聚全氟乙丙烯树脂加热至熔点以上，在熔融状态下经过喷丝板纺丝成型，成型后进行冷却，然后再次加热至玻璃化温度以上、熔点以下温度进行热牵伸，并进行热处理后制成聚全氟乙丙烯纤维。经过上述工艺制得的聚全氟乙丙烯纤维具有优异的机械强度、耐热性、耐药品性、非粘着性、疏水性、低磨耗性和电绝缘性。
本发明提出的聚全氟乙丙烯纤维的制备方法，采用聚全氟乙丙烯纤维制备工艺设备，所述设备由挤出机料斗1、单螺杆挤出机2、纺丝箱3、喷丝板4、带辊冷却水箱5、牵引辊6、第一烘道7、牵伸机的牵伸辊、第二烘道12和卷绕辊13组成，其中：挤出机料斗1位于单螺杆挤出机2顶部，单螺杆挤出机2出口连接纺丝箱3，纺丝箱3下方设有喷丝板4，喷丝板4下方为带辊冷却水箱5，带辊冷却水箱5出口处经牵引辊6连接第一烘道7，第一烘道7出口通过牵伸机的牵伸辊连接第二烘道12入口，第二烘道12出口连接卷绕辊13；具体步骤如下：
（1）原料准备：首先选取一定熔融指数的聚全氟乙丙烯切片；
（2）熔融挤出：使用单螺杆挤出机，将聚全氟乙丙烯切片加热至熔融状态后挤出；
（3）纺丝成型：熔融后树脂经过纺丝箱和喷丝板后，纺丝成纤；
（4）冷却：成纤丝束进入带辊冷却水箱，使纤维冷却定型；
（5）加热干燥：经冷却后纤维进入第一烘道加热干燥；
（6）牵伸：送入牵伸机，牵伸至要求旦数或线径；
（7）热处理：进入第二烘道进行热处理；
（8）卷绕打包：成品纤维经卷绕机的卷绕辊收卷后，打包检验储存。
本发明中，步骤（1）中所述，使用的聚全氟乙丙烯树脂切片熔融指数为4.0-12.0g/10min。
本发明中，步骤（2）中使用的单螺杆挤出机，其螺杆长径比为25-30:1。挤出机温度设定为C1 260-280℃、C2 290-320℃、C3 300-340℃、H 310-360℃、D 310-370℃。
本发明中，步骤（3）中所述喷丝板的孔数为1800-3000孔，毛细孔孔径为0.45-0.5mm，毛细孔长径比为1.5-2:1。
本发明中，步骤（3）中所述喷丝板的加热温度为310-360℃。
本发明中，步骤（4）中所述带辊冷却水箱水温控制在50-80℃。纤维在带辊冷却水箱中通过长度在1-2m。
本发明中，步骤（5）中所述第一烘道长度为2-3m，第一烘道加热温度为150-200℃。
本发明中，步骤（6）中所述牵伸辊的温度要控制在150-200℃。
本发明中，步骤（7）中所述第二烘道热处理温度为150-180℃。
本发明中，聚全氟乙丙烯树脂采用熔融纺丝成纤的方法，且经过热牵伸和热处理，制得的纤维机械强度得到提高，牵伸比及次数可根据制得纤维的要求进行调整，工艺可控性好。本发明的聚全氟乙丙烯纤维制备工艺设备简单、成本低、工艺性好，可广泛应用于编织物衣料、体育用品、建筑装饰、医疗用品及其他工业用途。
附图说明
图1是本发明的工艺流程。
图2是本发明的工艺设备简图。
图2标号：1为挤出机料斗，2为单螺杆挤出机，3为纺丝箱，4为喷丝板，5为带辊冷却水箱，6为牵引辊，7为第一烘道，8、9、10、11分别为牵伸机的第一、二、三、四牵伸辊，12为第二烘道，13为卷绕辊。
具体实施方式
下面结合附图和非限制实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1：
（1）原料选取Daikin公司生产的聚全氟乙丙烯树脂切片，牌号为NP-20，熔融指数为4.3-8.7g/10min；
（2）把聚全氟乙丙烯树脂切片装入螺杆直径为Φ50mm的单螺杆挤出机，挤出机设定C1区温度为260℃、C2区温度为300℃、C3区温度为330℃、H区温度为360℃、D区温度为350℃。
（3）喷丝板孔数为3000孔、毛细孔孔径0.5mm，毛细孔长径比为2:1。喷丝板加热温度至350℃。
（4）树脂成纤后，进入带辊冷却水箱，带辊冷却水箱水温控制在70℃，纤维在带辊冷却水箱中通过长度为1.5m。
（5）冷却后，丝束经牵引通过第一烘道加热至玻璃化温度以上，第一烘道设定温度为200℃，通过距离为2m。
（6）加热后的纤维进入牵伸机，第一牵伸辊的线速度为12m/min，第二牵伸辊的线速度为18m/min。牵伸比为1:1.5，牵伸辊加热温度为200℃。由此制得的纤维线径为0.06mm。
（7）之后纤维通过第二烘道加热进行热处理，温度为160℃。
（8）收卷打包，检验后储存。
实施例2：
重复实施例1，只是在步骤（6）中第一牵伸辊线速度不变，第二牵伸辊线速度改为36m/min，之后再经过第三牵伸辊进行二次拉伸，第三牵伸辊线速度为86.4mmin，再经过第四牵伸辊三次拉伸，第四牵伸辊线速度147m/min。总牵伸比为1:12.2，牵伸辊加热温度为200℃。由此制得纤维线径为0.02mm。
本发明中，聚全氟乙丙烯的制备通过可调整的纺丝和牵伸工艺，可制得多种线径规格的纤维，所制得的聚全氟乙丙烯纤维具有优异的机械强度、耐热性、耐药品性、非粘着性、疏水性、低磨耗性和电绝缘性，可广泛应用于编织物衣料、体育用品、建筑装饰、医疗用品及其他工业用途。

Claims (9)

1.一种聚全氟乙丙烯纤维的制备方法，其特征在于采用聚全氟乙丙烯纤维制备工艺设备，所述设备由挤出机料斗(1)、单螺杆挤出机(2)、纺丝箱(3)、喷丝板(4)、带辊冷却水箱(5)、牵引辊(6)、第一烘道(7)、牵伸机的牵伸辊、第二烘道(12)和卷绕辊(13)组成，其中：挤出机料斗(1)位于单螺杆挤出机(2)顶部，单螺杆挤出机(2)出口连接纺丝箱(3)，纺丝箱(3)下方设有喷丝板(4)，喷丝板(4)下方为带辊冷却水箱(5)，带辊冷却水箱(5)出口处经牵引辊(6)连接第一烘道(7)，第一烘道(7)出口通过牵伸机的牵伸辊连接第二烘道(12)入口，第二烘道(12)出口连接卷绕辊(13)；具体步骤如下：
（1）原料准备：首先选取一定熔融指数的聚全氟乙丙烯切片；
（2）熔融挤出：使用单螺杆挤出机，将聚全氟乙丙烯切片加热至熔融状态后挤出；
（3）纺丝成型：熔融后树脂经过纺丝箱和喷丝板后，纺丝成纤；
（4）冷却：成纤丝束进入带辊冷却水箱，使纤维冷却定型；
（5）加热干燥：经冷却后纤维进入第一烘道加热干燥；
（6）牵伸：送入牵伸机，牵伸至要求旦数或线径；
（7）热处理：进入第二烘道进行热处理；
（8）卷绕打包：成品纤维经卷绕机的卷绕辊收卷后，打包检验储存。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（1）中所使用的聚全氟乙丙烯树脂切片熔融指数为4.0-12.0g/10min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（2）中使用的单螺杆挤出机，其螺杆长径比为25-30:1；挤出机温度设定为C1 260-280℃、C2 290-320℃、C3 300-340℃、H 310-360℃、D 310-370℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（3）中所述喷丝板的孔数为1800-3000孔，毛细孔孔径为0.45-0.5mm，毛细孔长径比为1.5-2:1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（3）中所述喷丝板的加热温度为310-360℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（4）中所述带辊冷却水箱水温控制在50-80℃；纤维在水箱中通过长度在1-2m。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（5）中所述第一烘道长度为2-3m，第一烘道加热温度为150-200℃。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（6）中所述牵伸辊的温度要控制在150-200℃。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（7）中所述第二烘道热处理温度为150-180℃。
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