CN103556297A

CN103556297A - 高抗氧化有色pps长丝的制备方法

Info

Publication number: CN103556297A
Application number: CN201310486203.1A
Authority: CN
Inventors: 占海华; 许志强; 詹莹韬; 尚小冬
Original assignee: University of Shaoxing
Current assignee: Cta High Tech Fiber Co ltd
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2033-10-17
Also published as: CN103556297B

Abstract

本发明涉及PPS纤维技术，公开了一种高抗氧化有色PPS长丝的制备方法，本发明PPS树脂的改性工艺以及PPS纤维的制备工艺两方面分别进行改进，PPS树脂的改性工艺包括添加具有高色牢度的高浓度色母粒、苯并三氮唑/锦纶基纳米TiO₂（或苯并三氮唑/PTFE基纳米TiO₂）的复配混合物抗氧化剂对PPS树脂进行改性，令改性后的PPS树脂可以适应制备工艺的改变，从而获得了一种性能好，质量稳定的新型PPS纤维。本发明的优点在于，结合对PPS树脂的改性工艺以及制备工艺，突破了现有工艺的局限，制得具有更高品质、更好性能、成品质量更为稳定的PPS纤维，具有较好的应用价值。

Description

高抗氧化有色PPS长丝的制备方法

技术领域

本发明涉及PPS纤维制备技术，特别涉及一种高抗氧化有色PPS长丝的制备方法。

背景技术

聚苯硫醚（简称PPS）是一种新型高性能热塑性树脂，因具有良好的热稳定性、阻燃性、电绝缘性、化学稳定性和耐辐射性，而广泛用于军需装备、防护制品、过滤材料、电绝缘材料、摩擦密封材料、各种工业织物、耐高温纸及航空航天材料、武器装备等领域，此类纤维使用范围广，需求量大，市场前景广阔。由于受到国外设备限制和技术封锁，PPS的生产和市场长期被美国Phillips公司垄断，加之国内对PPS这样的高技术、功能性纤维的研发滞后，因此，目前我国对PPS的研发和生产尤其是PPS长丝尚处于初级阶段，可批量生产性能和质量稳定可靠的PPS长丝少之又少。

为打破国外对我国PPS纤维技术的封锁，发展我国具有自主知识产权的PPS纤维，满足市场需求，特别是环保领域对PPS纤维的需要，近年来，国内有不少高等院校、科研院所与企业开展产学研合作，共同研发采用国产纤维级PPS树脂纺长丝技术，并取得了一定的进展，初步解决了PPS纤维的国产化问题。目前，在全国已具备或正在规划建设的PPS纺丝的企业，或利用该纤维针刺无纺布加工滤袋的企业已有数家，其中有经改造的千吨级纺丝生产装置已实现了小批量试生产，并已通过有关部门的技术鉴定。但由于国内纤维级PPS原料的研究和开发相对落后，产品性能尚未达到国外先进水平，不同程度地存在着生产不稳定、染色困难、熔滴、强度差、燃烧时产生烟气且有毒、价格偏高等问题，产品质量与国外相比也有较大差距，尚不能满足正常纺丝的要求，除利用进口原料或用国内PPS树脂代替部分国外纤维级PPS树脂纺丝外，这些生产装置目前基本处于停顿状态，从而使我国以PPS纤维为原料，生产PPS织物和织造布材料所需的高品质PPS纤维主要依靠国外进口，且价格非常昂贵。因此，在我国研发生产PPS这类高技术纤维已成为当务之急。

发明内容

本发明针对目前无法制备高品质PPS纤维的缺点，提供了一种新型高抗氧化有色PPS长丝的制备方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

高抗氧化有色PPS长丝的制备方法，包括以下的具体步骤：

1）将色砂干燥，得到干色砂；

2）先在PPS树脂内混入抗氧化剂，用真空转鼓干燥器干燥；将干燥后的PPS树脂混合物与步骤1）得到的干色砂共同加入螺杆挤压机加热熔融，经预过滤器预过滤后，依次经过熔体管道、箱体内计量泵，以及纺丝组件后形成细丝，细流经冷却固化成形后，依次经过上油、拉伸以及卷绕得到成品；

其中，步骤1）中，色砂用干热空气通风干燥，干热空气露点小于-80℃，干燥温度130℃，干燥时间4-5小时；

步骤2）中，真空转鼓干燥器的真空度不低于0.1MPa，干燥温度140-160℃，干燥时间8-12小时；添加干色砂时，色砂添加量为PPS树脂混合物的1.5-2.5%wt；螺杆挤压机的熔融温度为310-330℃；对PPS树脂混合物与干色砂的混合物的加热熔融步骤在真空状态下进行，真空度不低于0.1MPa；熔体管道温度为305-315℃；箱体温度300-315℃；纺丝组件采用630不锈钢材质，使用铝质包边滤网和铝合金碟形装置密封，使用过滤棒过滤，纺丝组件的喷丝板的微孔长径比为5-10；喷丝板下方安装缓冷装置，缓冷装置的冷却温度为295-310℃，缓冷装置下方安装侧吹风冷却装置，侧吹风风速为0.3-0.4m/s，侧吹风温度为18-25℃，侧吹风湿度为70-80%；上油的油剂型号为F-1408，配制的油剂浓度为15-20%wt，上油率为0.8-1.2%；拉伸步骤采用二级拉伸，第一拉伸热辊的温度为80-125℃，牵伸比为1.05-1.5，第二拉伸热辊的温度为100-150℃，牵伸比为1.5-3.0，第三定型热辊的温度为180-220℃，拉伸步骤的总牵伸倍率为1.8-4.5，卷绕速度为2000-3000m/min。

作为优选，步骤2）所述抗氧化剂为苯并三氮唑/锦纶基纳米TiO2的复配混合物。

作为优选，步骤1）还包括分散处理步骤，具体包括：用润湿剂浸润颜料，并在颜料颗粒表面形成包裹层；对浸润后的颜料进行粉碎细化；使用浸润剂对粉碎后的颜料颗粒进行再次包覆，形成分散细化后的颜料颗粒；最后将分散细化后的颜料颗粒与PPS树脂的熔体相混合。

作为优选，步骤2）的加热熔融过程中，采用熔融共混的方式向PPS树脂混合物与干色砂的混合物中添加苯并三氮唑/锦纶基纳米TiO2或者苯并三氮唑/PTFE基纳米TiO2的复配混合物，其中，苯并三氮唑为颗粒状，复配比例为1-1.5，总添加量为1-2%wt。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

改性后的PPS树脂具有更好的强度，更高的抗氧化性以及耐热性能，不仅提高了成品PPS纤维的品质，也利于纺丝以及后期加工工艺的改进。结合对纺丝设备以及后加工设备的改进，特别是安装在喷丝板喷丝孔下方的缓冷装置和安装在缓冷装置两侧的侧吹风冷却装置，通过降低喷丝孔挤出的长丝的冷却速度，令其内部结构发生显著变化，令得到的PPS纤维具有更好的力学性能以及耐高温性能。

进一步地，通过对添加的色母粒的分散处理步骤，以及通过熔融共混的方式制备PPS/苯并三唑/纳米

Figure 2013104862031100002DEST_PATH_IMAGE002

体系，极大地增强了PPS纤维的热稳定性。

为了进一步提高PPS纤维的品质，通过在PPS树脂中加入PTFE（聚四氟乙烯）或者PA（尼龙）进行共混的方法，降低了共混后的PPS树脂的摩擦系数，提高了纤维间的啮合程度，也进一步地提高了纤维的加工性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

高抗氧化有色PPS长丝的制备方法，包括以下的具体步骤：

1）将色砂干燥，得到干色砂；其中，在对色砂干燥前，进行分散处理步骤，分散处理步骤具体包括：用润湿剂浸润色母粒，所使用的色母粒为产自荷兰色彩公司，型号为BB-10347的色母粒，并在颜料颗粒表面形成包裹层；对浸润后的颜料进行粉碎细化；使用浸润剂对粉碎后的颜料颗粒进行再次包覆，形成分散细化后的颜料颗粒；最后将分散细化后的颜料颗粒与PPS树脂的熔体相混合。

2）先在PPS树脂内混入抗氧化剂，所使用的抗氧化剂为苯并三氮唑/锦纶基纳米TiO₂的复配混合物，用真空转鼓干燥器干燥；将干燥后的PPS树脂混合物与步骤1）得到的干色砂共同加入螺杆挤压机加热熔融，经预过滤器预过滤后，依次经过熔体管道、箱体内计量泵，以及纺丝组件后形成细丝，细流经冷却固化成形后，依次经过上油、拉伸以及卷绕得到成品；

步骤2）中，真空转鼓干燥器的真空度不低于0.1MPa，干燥温度140-160℃，干燥时间8-12小时；添加干色砂时，色砂添加量为PPS树脂混合物的1.5-2.5%wt；螺杆挤压机的熔融温度为310-330℃；对PPS树脂混合物与干色砂的混合物的加热熔融步骤在真空状态下进行，真空度不低于0.1MPa。采用熔融共混的方式向PPS树脂混合物与干色砂的混合物中添加苯并三氮唑/锦纶基纳米TiO₂或者苯并三氮唑/PTFE基纳米TiO₂的复配混合物，其中，苯并三氮唑为颗粒状，苯并三氮唑/锦纶基纳米TiO₂或者苯并三氮唑/PTFE基纳米TiO₂的复配比例为1-1.5，复配混合物的总添加量为1-2%wt。添加复配混合物后的混合物中还添加PTFE或者PA进行共混。熔体管道温度为305-315℃；箱体温度300-315℃；纺丝组件采用630不锈钢材质，使用铝质包边滤网和铝合金碟形装置密封，使用过滤棒过滤，纺丝组件的喷丝板的微孔长径比为5-10；喷丝板下方安装缓冷装置，缓冷装置的冷却温度为295-310℃，缓冷装置下方安装侧吹风冷却装置，侧吹风风速为0.3-0.4m/s，侧吹风温度为18-25℃，侧吹风湿度为70-80%；上油的油剂型号为F-1408，配制的油剂浓度为15-20%wt，上油率为0.8-1.2%；拉伸步骤采用二级拉伸，第一拉伸热辊的温度为80-125℃，牵伸比为1.05-1.5，第二拉伸热辊的温度为100-150℃，牵伸比为1.5-3.0，第三定型热辊的温度为180-220℃，拉伸步骤的总牵伸倍率为1.8-4.5，卷绕速度为2000-3000m/min。

进一步地，需要对本实施例中记载的制备方法进行更为详细的实验，以验证上述制备方法的具体技术效果，下表1-3分别记载了各个具体的实验以及所采用的具体工艺参数，表4则记载了所得到的成品长丝的各项性能指标：

表1 具体工艺参数

续表2

续表3

续表4 成品的性能指标

由上表1-4可知，本实施例所记载的成品长丝，具有比同类产品更为优良的性能指标。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1.一种高抗氧化有色PPS长丝的制备方法，其特征在于，包括以下的具体步骤：

1）将色砂干燥，得到干色砂；

2.根据权利要求1所述的高抗氧化有色PPS长丝的制备方法，其特征在于，步骤2）所述抗氧化剂为苯并三氮唑/锦纶基纳米TiO₂的复配混合物。

3.根据权利要求1所述的高抗氧化有色PPS长丝的制备方法，其特征在于，步骤1）还包括分散处理步骤，具体包括：用润湿剂浸润颜料，并在颜料颗粒表面形成包裹层；对浸润后的颜料进行粉碎细化；使用浸润剂对粉碎后的颜料颗粒进行再次包覆，形成分散细化后的颜料颗粒；最后将分散细化后的颜料颗粒与PPS树脂的熔体相混合。

4.根据权利要求1所述的高抗氧化有色PPS长丝的制备方法，其特征在于，步骤2）的加热熔融过程中，采用熔融共混的方式向PPS树脂混合物与干色砂的混合物中添加苯并三氮唑/锦纶基纳米TiO₂或者苯并三氮唑/PTFE基纳米TiO₂的复配混合物，其中，苯并三氮唑为颗粒状，复配比例为1-1.5，总添加量为1-2%wt。