CN103572398A - 一种过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝制备方法 - Google Patents

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邓佳
倪建华
郭志洪
郭勇
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徐速
张月
王依民
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Abstract

本发明提供了一种微孔中空聚苯硫醚纤维及其制备方法，由原料干燥、聚合物与水溶性高分子共混、熔融纺丝、水浴冷却、萃取、干燥、热处理上油以及卷绕8个工艺步骤组成。本发明提供的一种过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝制备方法克服了现有技术的不足，制备效率高，微孔孔径大小可控，且水溶性聚合物易于浓缩回收，生产过程绿色环保；所制备的微孔中空聚苯硫醚单丝具有较高的孔隙率、微孔孔径分布均匀，比表面积大，大大提高了过滤的效率和精度。

Description

一种过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝制备方法
技术领域
本发明涉及一种过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝制备方法，属于新型高分子纤维材料技术领域。
背景技术
聚苯硫醚纤维及单丝的主要用途是作为工业燃煤锅炉、垃圾焚烧炉、炼钢炉、机动车尾气等装置工作环境的粉尘的捕获及过滤织物。聚苯硫醚织物是可长期地暴露在酸性环境之中、可在高温环境中使用并且能耐磨损的少数几种纤维之一。用于工业燃煤锅炉的聚苯硫醚过滤织物，在接触温度190℃以下的湿态酸性环境中使用寿命可达3年左右。
中国专利CN102418160A公开了一种大直径圆中空聚合物单丝及其生产方法，单丝主体为聚酯、聚酰胺、聚烯烃、PPS、PEI或PEEK，单丝直径为0.08～5mm，单丝中空度为30％～50％，单丝强度≥3.0CN/dtex，单丝截面呈圆形。
中国专利CN101142347B公开了一种聚苯硫醚复丝纱的制造方法。这种单丝线密度为5～30dtex、总线密度为500～2500dtex，断裂强度为50～80cN/tex，对于断裂强度为60～80cN/tex的纱，断裂伸长率为8％～16％，而对于断裂强度为50～60cN/tex的纱，断裂伸长率在16％～30％的范围内。
上述传统滤布过滤效率低，过滤精度不高。单丝滤布具有刚性大、强度好、尺寸稳定性高的优点，过滤通量及过滤精度容易控制，且滤渣极易剥离，可以提高连续使用寿命，是优良的结构性过滤材料。
但是一般的单丝作为过滤织物，比表面积较低，过滤效率和过滤精度有待提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种比表面积大、过滤效率和过滤精度高的过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝的制备方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝制备方法，其特征在于：该方法由以下8个步骤组成：
步骤1：原料干燥
将PPS树脂切片置于真空烘箱中，在110～180℃下干燥10～15小时；
步骤2：共混
将经干燥的PPS树脂与水溶性聚合物以100∶5～100∶25的比例均匀混合，制得PPS混合物；
步骤3：熔融纺丝
将PPS混合物加入双螺杆纺丝机进行熔融纺丝，纺丝温度为280～320℃，制得直径为0.1～7.8mm的中空单丝，中空单丝的中空度为20％～50％；
步骤4：水浴萃取
采用水浴对中空单丝进行萃取，除去中空单丝中的水溶性聚合物；水浴萃取温度为60～95℃，萃取时间为5～20分钟，得到孔隙率为10％～50％的微孔中空单丝，微孔直径为0.1～50微米；
步骤5：干燥
采用热空气对微孔中空单丝进行干燥，热空气温度为100～130℃；
步骤6：牵伸
在160～190℃下，采用七辊牵伸机对干燥后的微孔中空单丝进行牵伸，牵伸倍数为4～10倍；
步骤7：热处理
将牵伸后的微孔中空单丝通过热辊进行热处理，热辊温度为200～230℃；
步骤8：上油以及卷绕
将热处理后的微孔中空单丝上油及转绕好，得到直径为0.05～2.5mm、强度为2.5～5.7cN/dtex的微孔中空聚苯硫醚单丝。
优选地，所述步骤2中水溶性聚合物为聚氧化乙烯(PEO)、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、水溶性淀粉中的一种或几种的混合物。
本发明提供的一种过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝制备方法，采用熔析法在PPS单丝中引入直径为0.1～30微米的微孔结构，大大增加了PPS单丝的比表面积，且利用单丝在径向上成孔梯度的特性，达到双重梯度过滤，得到小尺度的梯度过滤效果的过滤织物，大大提高了粉尘捕获和过滤的效率和精度，所制备的微孔中空聚苯硫醚单丝非常适合作为高温条件下的过滤材料。
本发明提供的一种过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝制备方法克服了现有技术的不足，制备效率高，微孔孔径大小可控，且水溶性聚合物易于浓缩回收，生产过程绿色环保；所制备的微孔中空聚苯硫醚单丝具有较高的孔隙率、微孔孔径分布均匀，比表面积大，大大提高了过滤的效率和精度。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以四个优选实施例，作详细说明如下。
实施例1
一种过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝制备方法由以下8个步骤组成：
步骤1：原料干燥
将PPS树脂切片置于真空烘箱中，在110℃下干燥15小时；
步骤2：共混
将经干燥的PPS树脂与聚氧化乙烯(PEO)以100∶5的比例均匀混合，制得PPS混合物；
步骤3：熔融纺丝
将PPS混合物加入双螺杆纺丝机进行熔融纺丝，纺丝温度为280℃，制得直径为2.5mm的中空单丝，中空单丝的中空度为20％；
步骤4：水浴萃取
采用水浴对中空单丝进行萃取，除去中空单丝中的水溶性聚合物；水浴萃取温度为60℃，萃取时间为20分钟，得到孔隙率为10％的微孔中空单丝，微孔直径为0.1微米；
步骤5：干燥
采用热空气对微孔中空单丝进行干燥，热空气温度为100℃；
步骤6：牵伸
在160℃下，采用七辊牵伸机对干燥后的微孔中空单丝进行牵伸，牵伸倍数为8倍；
步骤7：热处理
将牵伸后的微孔中空单丝通过热辊进行热处理，热辊温度为200℃；
步骤8：上油以及卷绕
将热处理后的微孔中空单丝上油及转绕好，得到直径为0.07mm、强度为3.1cN/dtex的微孔中空聚苯硫醚单丝。
实施例2
一种过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝制备方法由以下8个步骤组成：
步骤1：原料干燥
将PPS树脂切片置于真空烘箱中，在180℃下干燥10小时；
步骤2：共混
将经干燥的PPS树脂与聚乙烯醇(PVA)以100∶25的比例均匀混合，制得PPS混合物；
步骤3：熔融纺丝
将PPS混合物加入双螺杆纺丝机进行熔融纺丝，纺丝温度为320℃，制得直径为2.5mm的中空单丝，中空单丝的中空度为40％；
步骤4：水浴萃取
采用水浴对中空单丝进行萃取，除去中空单丝中的水溶性聚合物；水浴萃取温度为95℃，萃取时间为15分钟，得到孔隙率为30％的微孔中空单丝，微孔直径为50微米；
步骤5：干燥
采用热空气对微孔中空单丝进行干燥，热空气温度为130℃；
步骤6：牵伸
在180℃下，采用七辊牵伸机对干燥后的微孔中空单丝进行牵伸，牵伸倍数为10倍；
步骤7：热处理
将牵伸后的微孔中空单丝通过热辊进行热处理，热辊温度为230℃；
步骤8：上油以及卷绕
将热处理后的微孔中空单丝上油及转绕好，得到直径为0.08mm、强度为5.7cN/dtex的微孔中空聚苯硫醚单丝。
实施例3
一种过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝制备方法由以下8个步骤组成：
步骤1：原料干燥
将PPS树脂切片置于真空烘箱中，在150℃下干燥12小时；
步骤2：共混
将经干燥的PPS树脂与聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)以100∶15的比例均匀混合，制得PPS混合物；
步骤3：熔融纺丝
将PPS混合物加入双螺杆纺丝机进行熔融纺丝，纺丝温度为300℃，制得直径为3.6mm的中空单丝，中空单丝的中空度为50％；
步骤4：水浴萃取
采用水浴对中空单丝进行萃取，除去中空单丝中的水溶性聚合物；水浴萃取温度为80℃，萃取时间为17分钟，得到孔隙率为30％的微孔中空单丝，微孔直径为20微米；
步骤5：干燥
采用热空气对微孔中空单丝进行干燥，热空气温度为120℃；
步骤6：牵伸
在170℃下，采用七辊牵伸机对干燥后的微孔中空单丝进行牵伸，牵伸倍数为6倍；
步骤7：热处理
将牵伸后的微孔中空单丝通过热辊进行热处理，热辊温度为230℃；
步骤8：上油以及卷绕
将热处理后的微孔中空单丝上油及转绕好，得到直径为1.5mm、强度为2.8cN/dtex的微孔中空聚苯硫醚单丝。
实施例4
一种过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝制备方法由以下8个步骤组成：
步骤1：原料干燥
将PPS树脂切片置于真空烘箱中，在150℃下干燥12小时；
步骤2：共混
将经干燥的PPS树脂与聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)以100∶10∶8的比例均匀混合，制得PPS混合物；
步骤3：熔融纺丝
将PPS混合物加入双螺杆纺丝机进行熔融纺丝，纺丝温度为310℃，制得直径为2.4mm的中空单丝，中空单丝的中空度为30％；
步骤4：水浴萃取
采用水浴对中空单丝进行萃取，除去中空单丝中的水溶性聚合物；水浴萃取温度为80℃，萃取时间为17分钟，得到孔隙率为25％的微孔中空单丝，微孔直径为28微米；
步骤5：干燥
采用热空气对微孔中空单丝进行干燥，热空气温度为120℃；
步骤6：牵伸
在150℃下，采用七辊牵伸机对干燥后的微孔中空单丝进行牵伸，牵伸倍数为8倍；
步骤7：热处理
将牵伸后的微孔中空单丝通过热辊进行热处理，热辊温度为220℃；
步骤8：上油以及卷绕
将热处理后的微孔中空单丝上油及转绕好，得到直径为0.8mm、强度为4.6cN/dtex的微孔中空聚苯硫醚单丝。
本发明生产效率高，微孔孔径大小可控，且水溶性聚合物易于浓缩回收，生产过程绿色环保。本发明制备的微孔中空聚苯硫醚单丝具有较高的孔隙率、微孔孔径分布均匀，特别适合作为高温或强酸酸/强碱等苛刻化学环境下的粉尘过滤材料。

Claims (7)

1.一种过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝制备方法，其特征在于：该方法由以下8个步骤组成：
步骤1：原料干燥
将PPS树脂切片置于真空烘箱中，在110～180℃下干燥10～15小时；
步骤2：共混
将经干燥的PPS树脂与水溶性聚合物以100∶5～100∶25的比例均匀混合，制得PPS混合物；
步骤3：熔融纺丝
将PPS混合物加入双螺杆纺丝机进行熔融纺丝，纺丝温度为280～320℃，制得直径为0.1～7.8mm的中空单丝，中空单丝的中空度为10％～50％；
步骤4：水浴萃取
采用水浴对中空单丝进行萃取，除去中空单丝中的水溶性聚合物；水浴萃取温度为60～95℃，萃取时间为5～20分钟，得到孔隙率为10％～50％的微孔中空单丝，微孔直径为0.1～50微米；
步骤5：干燥
采用热空气对微孔中空单丝进行干燥，热空气温度为100～130℃；
步骤6：牵伸
在160～190℃下，采用七辊牵伸机对干燥后的微孔中空单丝进行牵伸，牵伸倍数为4～10倍；
步骤7：热处理
将牵伸后的微孔中空单丝通过热辊进行热处理，热辊温度为200～230℃；
步骤8：上油以及卷绕
将热处理后的微孔中空单丝上油及转绕好，得到直径为0.05～2.5mm、强度为2.5～5.7cN/dtex的微孔中空聚苯硫醚单丝。
2.如权利要求1所述的一种过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝制备方法，其特征在于：所述步骤2中水溶性聚合物为聚氧化乙烯(PEO)、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、水溶性淀粉中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝，其特征在于，所述的经干燥的PPS树脂与水溶性聚合物的混合比为100∶5～100∶25。
4.根据权利要求1所述的过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝，其特征在于，所述的纺丝温度为280～320℃，水浴萃取温度为60～95℃，萃取时间为5～20分钟。
5.根据权利要求1所述的，一种过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝，所述的热空气干燥温度为100℃～130℃。
6.根据权利要求1所述的一种过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝，其特征在于，所述的聚苯硫醚单丝的牵伸温度为160℃～190℃，牵伸倍数为6～10倍。
7.根据权利要求1所述的一种过滤用微孔中空聚苯硫醚单丝，其特征在于，所述的聚苯硫醚单丝的孔隙率为10％～50％的微孔中空单丝，微孔直径为0.1～50微米，中空度为10％～50％。
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