CN103741248B - 一种切割热熔定型法加工圆形截面聚四氟乙烯长丝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种切割热熔定型法加工圆形截面聚四氟乙烯长丝的方法。将聚四氟乙烯分散树脂粉末和液体润滑剂混和，经过混料、压坯、压延、纵向拉伸、切割、热熔定型等工艺加工而成。本发明公开的方法简单、成本低，制备的聚四氟乙烯长丝截面形状为近圆形，强度4.3-3.2厘牛/分特，可大大降低针刺、水刺加工中对长丝的损伤。该长丝可广泛用于垃圾焚烧处理厂、燃煤电厂、水泥等行业的高温尾气的处理上，具有显著的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及聚四氟乙烯纤维制备方法，具体地说是涉及一种切割热熔定型法加工圆形截面聚四氟乙烯长丝的方法。
背景技术
目前大气污染己成为一个日益严重的全球性问题。高温烟尘、二恶英、呋喃、氮氧化物、硫化物等废气的排放和控制得到世界各国的重视。燃煤发电、冶金、水泥、垃圾焚烧等工业领域的高温烟尘排放增加了环保压力。在除尘技术中，袋式除尘器以其高效的除尘效率逐步占领市场，袋式除尘器核心部件为滤袋，而滤袋的核心是纤维材料。包括玻璃纤维、芳纶、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚四氟乙烯等在内的耐高温纤维材料中，聚四氟乙烯纤维同时具有优异的耐高温、耐腐蚀性等特点，广泛用于高温烟尘的处理中。
聚四氟乙烯因其结构上的特殊性不适于用通常的溶液纺和熔融纺来制成纤维。至今聚四氟乙烯纤维常用的生产方法包括三种：乳液纺丝、糊料挤压法、裂膜法。
（1）乳液纺丝又称载体纺丝，是目前生聚四氟乙烯纤维最成熟的一种方法，常以容易成纤的粘胶或聚乙烯醇水溶液为载体，和聚四氟乙烯乳液混和均匀，按常规湿法纺丝方法进行纺丝，成形纤维经洗涤和干燥后在380-400℃的高温下进行烧结，从而去除载体部分，再对已在高温下粘结的聚四氟乙烯进行350℃下的适当拉伸，即得成品聚四氟乙烯纤维。发明专利ZL200610145032.6和ZL200610145033.0在纺丝液中加入硼酸或硼砂等形成凝胶，继而纺丝。这种方法总体上是将溶液通过喷丝头进行纺制。
（2）糊料挤压法：将聚四氟乙烯分散树脂粉末与易于挥发的石油产品混合在一起（作为润滑油），调制成糊状，置入挤出机中，通过口模压制成扁形或圆形的长丝，然后干燥、使润滑剂挥发，拉伸后得成品。如专利ZL200610155053.6公开了一种口模形状。
（3）裂膜法：将聚四氟乙烯分散树脂粉末与易于挥发的石油产品混合在一起（作为润滑油），调制成糊状，置入挤出机中，通过口模压制成棒材或片材，再将棒材压延成片材，然后干燥、使润滑剂挥发，拉伸，再通过刀片分割成具有一定宽度的窄条，再拉伸后得成品，有的需要加捻处理。
总体而言，乳液纺丝一般只能加工短纤，且强度较低，短纤截面根据喷丝头的孔形状而变化；糊料挤压只能加工长丝，强度较低，长丝截面根据口模的孔形状而变化；裂膜法可加工长丝和短纤，纤维强度普遍比乳液纺丝和糊料挤压的高，由于是采用刀片分割，长丝和短纤截面一般是扁型。聚四氟乙烯长丝用于滤袋的增强材料时，由于截面是扁型，在滤袋材料加工过程中（一般采用针刺、水刺法加工），造成大量的损伤，从而降低滤袋材料的整体力学指标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种切割热熔定型法加工圆形截面聚四氟乙烯长丝的方法，是加工成圆形截面聚四氟乙烯长丝，强度高，且截面为近圆形，可大大降低针刺、水刺加工中对长丝的损伤。
本发明所采用的技术方案的步骤如下：
(1)混料：将聚四氟乙烯分散树脂粉末和液体润滑剂按重量比为1：0.2～0.28混和，在20～40℃的温度下静置96～144小时，然后在40～80℃的温度下静置10～16小时，使聚四氟乙烯分散树脂粉末和液体润滑剂两者均匀混和，形成聚四氟乙烯物料；
(2)压坯与压延：将所述的聚四氟乙烯物料在20～30℃下，在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机在40～60℃的温度下挤出棒状物，然后经压延机在40～60℃下压延成聚四氟乙烯基带；
(3)纵向拉伸：将聚四氟乙烯基带在180～300℃的烘箱中进行纵向拉伸，获得脱脂基带；
(4)切割：采用成排刀片沿脱脂基带的纵向进行切割，调整相邻刀片间距，获得宽度为2～8毫米的切割片材；
(5)热熔定型：使用热熔定型装置，通过热熔定型装置外侧的电阻丝加热，控制外侧温度为320～360℃，将所述切割片材从热熔定型装置的圆锥面进入，圆柱通孔侧拉出，使聚四氟乙烯切割片材表面熔融，形成圆形截面聚四氟乙烯长丝。
所述的液体润滑剂为液体石蜡、石油醚或煤油。
所述的热熔定型装置是圆柱体，一端为向内由大至小的圆锥孔和与小圆锥孔孔径相同的圆柱通孔组成，圆锥孔和圆柱通孔同轴。
与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：
（1）本发明与糊料挤压法比较，虽然糊料挤压法可加工圆形截面聚四氟乙烯长丝，但强度低；与裂膜法比较，本发明技术加工的长丝具备了裂膜法的强度，同时又克服了裂膜法仅能加工扁形截面长丝的技术缺陷。当长丝用作滤袋材料时，后续加工过程中（一般采用针刺、水刺法加工）造成的损伤小，从而降低滤袋材料的整体力学指标。该长丝可广泛用于垃圾焚烧处理厂、燃煤电厂、水泥等行业的高温尾气的处理上，具有显著的经济效益和社会效益。
（2）从聚四氟乙烯切割片材的示差扫描量热法曲线看出，可确定聚四氟乙烯切割片材的起始熔融温度320℃，完全熔融温度为360℃，因此确定热熔定型装置的温度控制在320-360℃范围内，确保聚四氟乙烯切割片材部分熔融，在通过热熔定型装置的圆孔侧时，促使截面形状变为近圆形。
附图说明
图1是热熔定型装置的结构剖视图。
图2是热熔定型过程示意图。
图3是一束近圆形截面聚四氟乙烯长丝的扫描电镜照片（放大100倍）。
图4是一束近圆形截面聚四氟乙烯长丝的扫描电镜照片（放大200倍）。
图5是聚四氟乙烯切割片材的示差扫描量热法曲线。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1、图2所示，本发明的热熔定型装置是圆柱体，一端为向内由大至小的圆锥孔和与小圆锥孔孔径相同的圆柱通孔组成，圆锥孔和圆柱通孔同轴。切割片材从圆锥孔中进入，通过热熔定型装置外侧的电阻丝加热，根据如图5所示的示差扫描量热法曲线控制外侧温度为320～360℃，将所述切割片材从热熔定型装置的圆锥面进入，圆柱通孔侧拉出，使聚四氟乙烯切割片材表面熔融，形成近圆形截面聚四氟乙烯长丝。
实施例1
（1）混料：将中昊晨光化工研究院的216聚四氟乙烯分散树脂粉末和液体石蜡按照聚四氟乙烯分散树脂粉末对液体石蜡的重量比为1：0.2混和均匀，在20℃的温度下静置144小时，然后在80℃的温度下静置10小时，使聚四氟乙烯分散树脂粉末、液体石蜡两者充分混和，形成聚四氟乙烯物料；
(2)压坯与压延：将所述的聚四氟乙烯物料在20℃下，在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机在40℃的温度下挤出棒状物，然后经压延机在40℃下压延成聚四氟乙烯基带；
(3)纵向拉伸：将聚四氟乙烯基带在180℃的烘箱中进行纵向拉伸，获得脱脂基带；
（4）切割：采用成排刀片沿脱脂基带的纵向进行切割，获得切割片材，调整相邻刀片间距，使所述切割片材宽度为2毫米；
（5）热熔定型：使用如图1所示的热熔定型装置，通过热熔定型装置外侧的电阻丝加热，根据如图5所示的示差扫描量热法曲线控制外侧温度为320℃，将所述切割片材从所述热熔定型装置的圆锥面进入，圆孔侧拉出，使聚四氟乙烯切割片材表面熔融，形成近圆形截面、强度3.2厘牛/分特的聚四氟乙烯长丝，截面放大100倍的电镜照片如图3所示，截面放大200倍的电镜照片如图4所示。
实施例2
（1）混料：将日本大金公司F106聚四氟乙烯分散树脂粉末和石油醚按照聚四氟乙烯分散树脂粉末对石油醚的重量比为1：0.28混和均匀，在40℃的温度下静置96小时，然后在40℃的温度下静置16小时，使聚四氟乙烯分散树脂粉末、石油醚两者充分混和，形成聚四氟乙烯物料；
(2)压坯与压延：将所述的聚四氟乙烯物料在30℃下，在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机在60℃的温度下挤出棒状物，然后经压延机在60℃下压延成聚四氟乙烯基带；
(3)纵向拉伸：将聚四氟乙烯基带在300℃的烘箱中进行纵向拉伸，获得脱脂基带；
（4）切割：采用成排刀片沿脱脂基带的纵向进行切割，获得切割片材，调整相邻刀片间距，使所述切割片材宽度为8毫米；
（5）热熔定型：使用如图1所示的热熔定型装置，通过热熔定型装置外侧的电阻丝加热，根据如图5所示的示差扫描量热法曲线控制外侧温度为360℃，将所述切割片材从所述热熔定型装置的圆锥面进入，圆孔侧拉出，使聚四氟乙烯切割片材表面熔融，形成近圆形截面、强度4.3厘牛/分特的聚四氟乙烯长丝，截面放大100倍的电镜照片如图3所示，截面放大200倍的电镜照片如图4所示。
实施例3
（1）混料：将中昊晨光化工研究院的216聚四氟乙烯分散树脂粉末和煤油按照聚四氟乙烯分散树脂粉末对煤油的重量比为1：0.22混和均匀，在30℃的温度下静置100小时，然后在60℃的温度下静置12小时，使聚四氟乙烯分散树脂粉末、煤油两者充分混和，形成聚四氟乙烯物料；
(2)压坯与压延：将所述的聚四氟乙烯物料在25℃下，在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机在50℃的温度下挤出棒状物，然后经压延机在50℃下压延成聚四氟乙烯基带；
(3)纵向拉伸：将聚四氟乙烯基带在200℃的烘箱中进行纵向拉伸，获得脱脂基带；
（4）切割：采用成排刀片沿脱脂基带的纵向进行切割，获得切割片材，调整相邻刀片间距，使所述切割片材宽度为6毫米；
（5）热熔定型：使用如图1所示的热熔定型装置，通过热熔定型装置外侧的电阻丝加热，根据如图5所示的示差扫描量热法曲线控制外侧温度为340℃，将所述切割片材从所述热熔定型装置的圆锥面进入，圆孔侧拉出，使聚四氟乙烯切割片材表面熔融，形成近圆形截面、强度4.2厘牛/分特的聚四氟乙烯长丝。
截面放大100倍的电镜照片如图3所示，截面放大200倍的电镜照片如图4所示。
所述的聚四氟乙烯分散树脂粉末的结晶度为98~99.9％。
通过上述方法制备的聚四氟乙烯长丝，强度4.3-3.2厘牛/分特。
Claims (3)
1.一种切割热熔定型法加工圆形截面聚四氟乙烯长丝的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)混料：将聚四氟乙烯分散树脂粉末和液体润滑剂按重量比为1：0.2～0.28混合，在20～40℃的温度下静置96～144小时，然后在40～80℃的温度下静置10～16小时，使聚四氟乙烯分散树脂粉末和液体润滑剂两者均匀混合，形成聚四氟乙烯物料；
(2)压坯与压延：将所述的聚四氟乙烯物料在20～30℃下，在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机在40～60℃的温度下挤出棒状物，然后经压延机在40～60℃下压延成聚四氟乙烯基带；
(3)纵向拉伸：将聚四氟乙烯基带在180～300℃的烘箱中进行纵向拉伸，获得脱脂基带；
(4)切割：采用成排刀片沿脱脂基带的纵向进行切割，调整相邻刀片间距，获得宽度为2～8毫米的切割片材；
(5)热熔定型：使用热熔定型装置，通过热熔定型装置外侧的电阻丝加热，控制外侧温度为320～360℃，将所述切割片材从热熔定型装置的圆锥面进入，圆柱通孔侧拉出，使聚四氟乙烯切割片材表面熔融，形成圆形截面聚四氟乙烯长丝。
2.根据权利要求1所述的一种切割热熔定型法加工圆形截面聚四氟乙烯长丝的方法，其特征在于：所述的液体润滑剂为液体石蜡、石油醚或煤油。
3.根据权利要求1所述的一种切割热熔定型法加工圆形截面聚四氟乙烯长丝的方法，其特征在于：所述的热熔定型装置是圆柱体，一端为向内由大至小的圆锥孔和与小圆锥孔孔径相同的圆柱通孔组成，圆锥孔和圆柱通孔同轴。
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