CN102995161A - 一种聚醚酰亚胺/聚苯硫醚复合长丝的制备方法 - Google Patents

一种聚醚酰亚胺/聚苯硫醚复合长丝的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PEI/PPS复合长丝的制备方法。将PEI和PPS两种原料切片分别经过干燥后，分别经螺杆挤压机熔融挤压排出后，形成PEI熔体和PPS熔体；该PEI熔体和PPS熔体再分别经过计量泵计量后；混合形成混合熔体后，在纺丝箱体的作用下从纺丝箱体的喷丝孔挤出成丝状熔体，该丝状熔体从纺丝箱体喷丝孔挤出后，在侧吹风的冷却下凝固成形，然后经过上油，并在卷绕头上高速卷绕成型，最后经过平行牵伸机进行牵伸后，得到PEI/PPS复合长丝。本发明方法获得的PEI/PPS复合长丝制成的织物可用于如消防、高温或化学腐蚀等特殊作业环境下工作的防护服，且生产成本低；同时可用于垃圾焚烧厂等领域的过滤材料，具有高强度和耐氧化性。

Description

一种聚醚酰亚胺/聚苯硫醚复合长丝的制备方法
技术领域
本发明涉及合成纤维领域，尤其涉及一种聚醚酰亚胺/聚苯硫醚高聚物复合长丝的制备方法。
背景技术
聚醚酰亚胺(PEI)是1970年由美国GE公司研制成功，并在1982年实现工业化生产。PEI相对于其它芳族聚酰亚胺(PI)而言，是一种成本较低、产量较高的热塑性PI。PEI是一种非结晶性高聚物，在室温及高温下的力学性能、长期耐热性、尺寸稳定性及化学稳定性等方面与其它PI和芳杂环聚合物相似，但其优良的成型加工性能却是后者无法相比的。它具有类似于聚碳酸酯一样的低熔融粘度和好的流动性，可用典型的热塑性塑料熔融加工工艺和设备制造成型，并有突出的阻燃性能和低的发烟率。
聚苯硫醚(PPS)是美国于1963年率先提出，以碱金属硫化物和对二氯苯为原料，在极性溶剂中制取的，并于1973年由美国菲利浦斯石油公司用对二氯苯和硫化钠在极性溶剂中加热缩聚制得有商业价值的PPS树脂，实现了工业化生产。PPS是一种具有优良性能的特种工程塑料，其分子链中硫原子与苯环交互整齐排列的构造，赋予分子高度稳定的化学键特性，并易于堆积成热稳定性较高的晶格，它具有耐高温、耐辐射、阻燃、低粘度、高尺寸稳定性、良好的耐溶剂和耐化学腐蚀性、优良的介电性能及耐磨损等特性；虽然其熔融温度较高，但粘度低，流动性好，结晶速度快，适宜用熔融挤出工艺加工成型。
合成纤维行业中，聚苯硫醚(PPS)在合成纤维中有很多应用，例如：中国纺织科学研究院的发明专利(200710175866.6)提供“一种聚苯硫醚复合纤维及其制造方法”，以及发明专利(200710077520.2)提供了“聚苯硫醚复合长丝一步法成套设备和生产方法”，但均未将PEI引入并与PPS复合制成合成纤维产品，使产品拥有两者的优点。如果能将PEI引入聚苯硫醚(PPS)合成纤维，就能使制得的合成纤维兼具PEI和PPS两者的优点，但目前还没有将PEI和PPS复合制成PEI/PPS复合长丝的方法。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种聚苯酰亚胺(PEI)/聚苯硫醚(PPS)复合长丝的制备方法。
技术方案：为了实现上述目的，本发明所述的聚醚酰亚胺(PEI)/聚苯硫醚(PPS)复合长丝的制备方法，包括以下步骤：
a.将PEI和PPS两种原料切片分别进行干燥；
b.将干燥过的PEI和PPS分别经过螺杆挤压机熔融挤压排出后，分别形成PEI熔体和PPS熔体；
c.PEI熔体和PPS熔体再分别经过计量泵按比例计量，所述PEI熔体与PPS熔体的重量比例为1～3∶1；
d.将计量过的PEI熔体和PPS熔体混合，形成混合熔体后，在纺丝箱体的作用下从纺丝箱体的喷丝孔挤出成丝状熔体；
e.上述丝状熔体从纺丝箱体喷丝孔挤出后，在侧吹风的冷却下凝固成形，然后经过上油，并在卷绕头上高速卷绕成型；
f.上述复合纺丝经过平行牵伸机进行牵伸后，得到PEI/PPS复合长丝。
所述PEI干燥温度为130～200℃，；所述PPS干燥温度为120～180℃。
作为优选，所述PEI干燥温度为140～160℃，；所述PPS干燥温度为140～170℃。
所述PEI经过螺杆挤压机挤出时，螺杆挤压机各区的温度为300～380℃；所述PPS经过螺杆挤压机挤出时，螺杆挤压机各区的温度为290～360℃。
作为优选，所述PEI经过螺杆挤压机挤出时，螺杆挤压机各区的温度为320～360℃；所述PPS经过螺杆挤压机挤出时，螺杆挤压机各区的温度为310～350℃。
所述混合熔体从纺丝箱体喷丝孔挤出时，纺丝箱体温度为310～360℃。作为优选时，所述混合熔体从纺丝箱体喷丝孔挤出时，纺丝箱体温度为320～340℃。
所述复合长丝经平行牵伸机牵伸时，平行牵伸机的热盘温度为215～260℃，平行牵伸机热箱温度为240～280℃，牵伸倍率为1.40～1.70。
作为优选，所述复合长丝经平行牵伸机牵伸时，平行牵伸机的热盘温度为220～240℃，平行牵伸机热箱温度为250～260℃，牵伸倍率为1.45～1.60。
有益效果：1、本发明所得的PEI/PPS复合长丝制成的织物，与现有技术单一组分PEI或PPS长丝相比，本发明所得复合长丝制成的织物兼具两种高聚物的优点，一方面可用于如消防、高温或化学腐蚀等特殊作业环境下工作的防护服，将价格相对较低的PPS与PEI复合，可降低生产成本；另一方面可用于制作垃圾焚烧厂、燃煤电厂、冶金行业、水泥和食品加工等领域的过滤材料，使PEI的高强度、耐氧化剂的性能得以充分利用。进入21世纪，节能减排和可持续发展成为我国经济发展的基本方针，随着国家对特殊作业人员防护、燃煤锅炉除尘等相关强制标准的实行，上述复合长丝将显示出广阔的市场前景。2、本发明方法所得到的PEI/PPS复合长丝，其截面为圆形，且物理指标能满足服用纤维的要求，具体数据如下：纤度：170dtex/72f；断裂强度：2.50～4.0cN/dtex；断裂伸长：25％～35％。
附图说明
图1为本发明聚醚酰亚胺/聚苯硫醚复合长丝制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：将PEI和PPS两种原料切片分别在140℃进行干燥后，分别经过螺杆挤压机熔融挤压排出后，形成PEI熔体和PPS熔体；该PEI熔体和PPS熔体再分别经过计量泵进行计量；将计量过的PEI熔体和PPS熔体混合，形成混合熔体后，在纺丝箱体的作用下从纺丝箱体的喷丝孔挤出成丝状熔体，此时纺丝箱体的温度为340℃；上述丝状熔体从纺丝箱体喷丝孔挤出后，在侧吹风的冷却下凝固成形，然后经过上油，并在卷绕头上高速卷绕成型，此时卷绕头的速度为3000m/min，最后经过FDF100型平行牵伸机进行牵伸后，得到PEI/PPS并列复合长丝。
上述方法中，计量PEI和PPS重量的计量泵的转速均为23.8rpm，经计量泵计量过的PEI熔体与PPS熔体的重量比为1∶1；PEI切片和PPS切片在经过螺杆挤压机熔融排出时，螺杆挤压机各区的温度如下表：
表1实施例1中螺杆挤压机各区的温度
  一区温度   二区温度   三区温度   四区温度   五区温度
  PEI   320℃   335℃   340℃   345℃   350℃
  PPS   310℃   325℃   330℃   345℃   345℃
同时复合纺丝经过FDF100平行牵伸机上进行牵伸时，工艺条件如下：
热盘温度：220℃
热箱温度：250℃
牵伸倍率：1.6
在上述工艺条件下，获得的PEI/PPS复合长丝的截面为圆形，且具有如下的物理指标：
纤度：170dtex/72f
断裂强度：2.60cN/dtex
断裂伸长：28％
实施例2：将PEI和PPS两种原料切片分别在160℃和170℃下进行干燥后，分别经过螺杆挤压机熔融挤压排出后，形成PEI熔体和PPS熔体；该PEI熔体和PPS熔体再分别经过计量泵进行计量；将计量过的PEI熔体和PPS熔体混合，形成混合熔体后，在纺丝箱体的作用下从纺丝箱体的喷丝孔挤出成丝状熔体，此时纺丝箱体的温度为320℃；上述丝状熔体从纺丝箱体喷丝孔挤出后，在侧吹风的冷却下凝固成形，然后经过上油，并在卷绕头上高速卷绕成型，此时卷绕头的速度为3000m/min，最后上述复合纺丝经过FDF100型平行牵伸机进行牵伸后，得到PEI/PPS皮芯复合长丝。
上述方法中，计量PEI和PPS重量的计量泵的转速分别为33.3rpm和14.3rpm，经计量泵计量过的PEI熔体与PPS熔体的重量比为7∶3；PEI切片和PPS切片在经过螺杆挤压机熔融排出时，螺杆挤压机各区的温度如下表：
表2实施例2中螺杆挤压机各区的温度
  一区温度   二区温度   三区温度   四区温度   五区温度
  PEI   320℃   335℃   340℃   345℃   360℃
  PPS   310℃   325℃   330℃   345℃   350℃
同时复合长丝经过FDF100平行牵伸机上进行牵伸时，工艺条件如下：
热盘温度：240℃
热箱温度：260℃
牵伸倍率：1.45
在上述工艺条件下，获得的PEI/PPS复合长丝的截面为圆形，且具有如下的物理指标：
纤度：170dtex/72f
断裂强度：2.54cN/dtex
断裂伸长：30％。
实施例3～5：实施例3～5所述的聚醚酰亚胺/聚苯硫醚复合长丝的制备方法同实施例1，不同点在于制备过程中的工艺参数有所差别，具体工艺参数见表3、表4。
表3实施例3～5中制备过程中涉及的工艺参数
表4实施例3～5中螺杆挤压机各区的温度
Figure BDA0000090250960000052

Claims (9)

1.一种聚醚酰亚胺/聚苯硫醚复合长丝的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a.将聚醚酰亚胺和聚苯硫醚两种原料切片分别进行干燥；
b.将干燥过的聚醚酰亚胺和聚苯硫醚分别经过螺杆挤压机熔融挤压排出后，分别形成聚醚酰亚胺熔体和聚苯硫醚熔体；
c.聚醚酰亚胺熔体和聚苯硫醚熔体再分别经过计量泵按重量比例计量，所述聚醚酰亚胺熔体与聚苯硫醚熔体的重量比例为1～3∶1；
d.将计量过的聚醚酰亚胺熔体和聚苯硫醚熔体混合，形成混合熔体后，在纺丝箱体的作用下从纺丝箱体的喷丝孔挤出成丝状熔体；
e.所述丝状熔体从纺丝箱体喷丝孔挤出后，在侧吹风的冷却下凝固成形，然后经过上油，并在卷绕头上高速卷绕成型；
f.将所述复合纺丝经过平行牵伸机进行牵伸，得到聚醚酰亚胺/聚苯硫醚复合长丝。
2.根据权利要求1所述聚醚酰亚胺/聚苯硫醚复合长丝的制备方法，其特征在于：所述聚醚酰亚胺干燥温度为130～200℃，；所述聚苯硫醚干燥温度为120～180℃。
3.根据权利要求2所述聚醚酰亚胺/聚苯硫醚复合长丝的制备方法，其特征在于：所述聚醚酰亚胺干燥温度为140～160℃，；所述聚苯硫醚干燥温度为140～170℃。
4.根据权利要求1所述聚醚酰亚胺/聚苯硫醚复合长丝的制备方法，其特征在于：所述聚醚酰亚胺经过螺杆挤压机挤出时，螺杆挤压机各区的温度为300～380℃；所述聚苯硫醚经过螺杆挤压机挤出时，螺杆挤压机各区的温度为290～360℃。
5.根据权利要求4所述聚醚酰亚胺/聚苯硫醚复合长丝的制备方法，其特征在于：：所述聚醚酰亚胺经过螺杆挤压机挤出时，螺杆挤压机各区的温度为320～360℃；所述聚苯硫醚经过螺杆挤压机挤出时，螺杆挤压机各区的温度为310～350℃。
6.根据权利要求1所述聚醚酰亚胺/聚苯硫醚复合长丝的制备方法，其特征在于：所述混合熔体从纺丝箱体的喷丝孔挤出时，纺丝箱体温度为310～360℃。
7.根据权利要求6所述聚醚酰亚胺/聚苯硫醚复合长丝的制备方法，其特征在于：所述混合熔体从纺丝箱体的喷丝孔挤出时，纺丝箱体温度为320～340℃。
8.根据权利要求1所述聚醚酰亚胺/聚苯硫醚复合长丝的制备方法，其特征在于：所述复合纺丝经平行牵伸机牵伸时，平行牵伸机的热盘温度为215～260℃，平行牵伸机热箱温度为240～280℃，牵伸倍率为1.40～1.70。
9.根据权利要求8所述聚醚酰亚胺/聚苯硫醚复合长丝的制备方法，其特征在于：所述复合纺丝经平行牵伸机牵伸时，平行牵伸机的热盘温度为220～240℃，平行牵伸机热箱温度为250～260℃，牵伸倍率为1.45～1.60。
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