CN102534832A

CN102534832A - 一种耐高温耐腐蚀的皮芯型复合纤维的制备方法

Info

Publication number: CN102534832A
Application number: CN2011102905796A
Authority: CN
Inventors: 赵茂成; 张娜; 张欣
Original assignee: Shanghai Vita Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Vita Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明涉及一种皮芯结构的耐高温耐腐蚀纤维的制备方法，该方法使用两台螺杆挤出机分别给皮芯喷丝板组件供料，皮层为PPS(聚苯硫醚)，芯层为PPA(聚邻苯二甲酰胺)，按一定比例熔融复合纺丝，并经后处理工艺，制得皮芯型复合纤维。该复合纤维相比于纯PPS组份过滤材料可节省高达50％的原料成本，且由于力学性能的提高，拓展了材料的应用范围，提高了材料使用次数及时间，其优异的耐高温、耐酸碱性和可长期使用性使其在燃煤锅炉、垃圾焚烧炉、钢厂、电厂粉煤灰等环境复杂的高温过滤领域有巨大的应用价值。

Description

一种耐高温耐腐蚀的皮芯型复合纤维的制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐高温耐腐蚀纤维，特别是一种具有皮芯结构的耐高温、耐腐蚀、高强度复合纤维的制备方法。

技术背景

PPS(聚苯硫醚)是一种高性能热塑性树脂，具有优良的耐高温、耐腐蚀、均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性等优点。它具有突出的化学稳定性和出色的耐高温性，在高温下放置于不同的无机试机中一周后可保持其原有的拉伸强度。PPS纤维织物可长期地暴露在高温酸性环境中使用，并且是能耐磨损的少数几种纤维之一，过滤效率高，使用寿命长，是理想的耐高温和耐腐蚀过滤材料。如申请号为200410096068“一种线性高分子聚苯硫醚纤维熔融纺丝、拉伸热定型方法”的中国专利采用单组份PPS纺制的纤维，可作为耐高温过滤材料，但其强度一般，且价格昂贵，极大的限制了其在民用工业领域的应用。

为了降低过滤材料的成本，申请号为200610117544的中国专利“一种复合纤维及其制备方法”和申请号为200710042835的中国专利“一种偏芯双组份复合纤维及其制备方法”分别公布了一种以PPS(聚苯硫醚)为皮层，以PET(聚酯)、PBT、PA6(聚酰胺)或PA66(聚酰胺)为芯层的同心皮芯型复合纤维和偏心皮芯型复合纤维。此类复合纤维的芯层材料为不具有耐热性的聚酯或聚酰胺，作为过滤材料使用时在高温的环境会将其迅速热解，且后一种复合纤维的偏芯结构导致芯层部分外露更会被加速热解及腐蚀，使本身强度尚可的复合纤维的力学性能大大下降，其断裂强度可低至约1.05cN/dtex，而纤维的过滤作用会使粉尘等杂质附在纤维上而进一步增加纤维的负担，短时间使用后即可使纤维发生断裂而损坏，导致此类复合纤维失去可用性。

PPA(聚邻苯二甲酰胺)，具有极高的抗拉强度和弯曲模量，耐高温性、耐化学品腐蚀性、优秀的尺寸稳定性和适中的成本。在高温高湿的状态下，PPA的抗拉强度和弯曲模量比尼龙高20％，可抗长时间的拉伸蠕变。它优秀的热氧化稳定性使其能耐长期高温作用，在温度为200℃的条件下，可使用20000h。PPA树脂虽然具有一定的耐化学腐蚀性，但在强的酸性和强氧化环境中会被腐蚀，限制了它在高温酸性过滤领域的应用。

本发明通过双组份复合纺丝制备了以PPS为皮层，以PPA为芯层的皮芯型复合纤维。纺丝级PPS、PPA树脂的各项性能指标如下表所示。从表中可以看出，纺丝级PPS与PPA具有同样优异的热性能，以PPA为芯层，解决了聚酯与聚酰胺作为芯层材料时因高温热解导致的力学性能丧失的问题，而皮层的PPS同时具有耐酸碱性，会将芯层完全包裹从而保护PPA不被腐蚀，芯层PPA具有优秀的强度及韧性，其断裂强度比PPS高约60％，因此所纺制的复合纤维具有耐高温、耐腐蚀和高强度等特性；而PPA适中的价格，使利用它纺制复合纤维的相较于纯组份PPS纤维可节省高达50％以上的成本。

表1纺丝级PPS、PPA树脂性能指标

发明内容

本发明旨在提供一种耐高温、耐腐蚀、高强度的皮芯型复合纤维的制备方法。

本发明的技术方案通过以下方式达到：

将纺丝级PPS切片、PPA切片干燥后，分别输入皮层螺杆挤出机和芯层螺杆挤出机，其中皮层与芯层的重量比为(10～90)∶(90～10)，计量泵分别计量后输入双组份纺丝复合箱体(纺丝温度320～340℃)，经由皮芯型喷丝板挤出后，环吹风冷却上油，经下列后处理工艺分别得到长丝或短纤维：

长丝：纤维经卷绕(速度800～1500m/min)后进行牵伸，第一加热盘温度为140～160℃，牵伸倍数为1.1～1.6倍，第二加热箱温度为180～230℃，牵伸倍数为3.0～5.0倍，牵伸速度300～900m/min，制得皮芯型PPS/PPA长丝。

短纤维：丝束卷绕(速度400～1500m/min)后落桶、集束，再经一级牵伸(牵伸温度130～150℃，牵伸倍数3～4倍)及二级牵伸(牵伸温度160～180℃，牵伸倍数1.0～1.3倍)，牵伸速度550～750m/min，再经卷曲、松弛热定型(温度100～180℃)后切断、打包，制得皮芯型PPS/PPA短纤维。

本发明所制备的皮芯结构的PPS/PPA复合纤维，具有高强度，耐高温、耐酸碱的特性，其有益效果体现在以下几个方面：

1)低成本；

由于PPA适中的价格，PPS/PPA复合纤维的相较于纯组份PPS纤维可节省高达50％的成本。

2)高强度；

PPA优秀的强度及韧性使利用它所纺制的PPS/PPA复合纤维比纯组份PPS纤维可提高48％的强度，并且此复合纤维在高温酸性的环境下使用时，仍可保持原有的拉伸强度，从而拓展了材料的应用范围，提高了材料反复使用次数及使用时间。

3)耐高温，耐酸碱；

选用耐高温、耐酸碱和耐磨等特性的PPS作为皮层材料，而复合纤维特有的皮芯结构，可保证芯层同样具有优秀耐高温性能的PPA材料在酸性的环境下不被腐蚀，使复合纤维同时具有耐高温性和耐酸碱性，在燃煤锅炉、垃圾焚烧炉、钢厂、电厂粉煤灰等环境复杂的高温酸性领域作为过滤材料使用时，仍可长期保持其原有的力学性能，复合纤维具备可长期使用性。

具体实施方案

通过以下实施例将有助于理解本发明，但并不限制本发明的范围。应理解，在阅读了本发明讲授的内容后，本领域技术人员对本发明所作的各种等价修改同样属于本发明的保护范围。

实施例1

将纺丝级PPS切片、PPA切片干燥后，分别输入皮层螺杆挤出机和芯层螺杆挤出机，其中皮层与芯层的重量比为50∶50，计量泵分别计量后输入双组份纺丝复合箱体(纺丝温度335℃)，经由皮芯型喷丝板挤出后，环吹风冷却上油，纤维经卷绕(速度1500m/min)后进行牵伸定型，一级牵伸(牵伸温度150℃，牵伸倍数1.2倍)，二级牵伸(牵伸温度190℃，牵伸倍数4倍)，牵伸速度400m/min，制得断裂强度为4.48cN/dtex的800D的皮芯型PPS/PPA长丝。

实施例2

将纺丝级PPS切片、PPA切片干燥后，分别输入皮层螺杆挤出机和芯层螺杆挤出机，其中皮层与芯层的重量比为10∶90，计量泵分别计量后输入双组份纺丝复合箱体(纺丝温度340℃)，经由皮芯型喷丝板挤出后，吹风冷却上油，卷绕(速度800m/min)后落桶、集束，再经一级牵伸(牵伸温度140℃，牵伸倍数3.5倍)及二级牵伸(牵伸温度180℃，牵伸倍数1.2倍)，牵伸速度750m/min，经卷曲、烘干、切断、打包，制得断裂强度为6.55cN/dtex的2.0D的皮芯型PPS/PPA短纤维。

实施例3

将纺丝级PPS切片、PPA切片干燥后，分别输入皮层螺杆挤出机和芯层螺杆挤出机，其中皮层与芯层的重量比为90∶10，计量泵分别计量后输入双组份纺丝复合箱体(纺丝温度330℃)，经由皮芯型喷丝板挤出后，吹风冷却上油，丝束卷绕(速度700m/min)后落桶，卷绕丝集束，再经一级牵伸(牵伸温度130℃，牵伸倍数3倍)及二级牵伸(牵伸温度160℃，牵伸倍数1.1倍)，牵伸速度600m/min，经卷曲、烘干、切断、打包，制得断裂强度为4.5cN/dtex的1.5D的皮芯型PPS/PPA短纤维。

Claims

1.本发明涉及一种皮芯结构的耐高温耐腐蚀纤维的制备方法，其特征在于：使用两台螺杆挤出机分别给皮芯喷丝板组件供料，皮层为PPS(聚苯硫醚)，芯层为PPA(聚邻苯二甲酰胺)，按一定比例熔融复合纺丝，并经后处理工艺，制得皮芯型复合长丝或短纤维。

2.如权利要求1所述的一种皮芯结构的耐高温耐腐蚀纤维的制备方法，其特征在于：复合纤维为皮芯结构，皮层的组分为PPS(聚苯硫醚)，芯层的组分为PPA(聚邻苯二甲酰胺)。皮层与芯层的重量比为(10～90)∶(90～10)。