CN103757736A - 大直径熔纺聚偏氟乙烯单丝及其生产方法 - Google Patents

大直径熔纺聚偏氟乙烯单丝及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大直径熔纺聚偏氟乙烯单丝，所述聚偏氟乙烯单丝的直径为0.05～2.0mm，断裂强度大于3.5CN/dtex，断裂伸长率为20%～35%；上述聚偏氟乙烯单丝通过如下方法制备：将聚酯聚偏氟乙烯树脂与添加剂混合，经螺杆熔融挤出机挤出，采用水冷方式对挤出的熔体冷却，得到初生丝，初生丝依次经过热水拉伸、热风拉伸、和热定型步骤即得到可生物降解聚酯酰胺单丝。本发明的可生物降解聚酯酰胺单丝具有高强高韧的特点，制备过程简单，成本低，适用于渔业、农业用网等相关领域。

Description

大直径熔纺聚偏氟乙烯单丝及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种聚偏氟乙烯单丝，具体涉及一种大直径熔纺聚偏氟乙烯单丝和生产该单丝的方法。
背景技术
聚偏氟乙烯是一种结晶型的聚合物，强度高、拉伸强度可达到50MPa以上，韧性好、具有良好的有软性、抗冲击强度高，耐磨耗、耐蠕变；具有较高的耐热性和耐寒性，可在 ～62℃～150℃温度范围内长期使用；具有优良的耐气候老化性，耐臭氧、耐紫外光、使用寿命长；聚偏氟乙烯具有优良的化学稳定性，室温下不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀，一般有机溶剂对它也无影响。聚偏氟乙烯综合性能优良，是一种性能优异的聚合物材料，已被广泛用于膜分离以及化工、环保、医疗等各个领域。
聚偏氟乙烯在纺丝过程中首先要将聚偏氟乙烯树脂溶解在一定的溶剂中制备纺丝液，该方法所使用的溶剂对环境有一点的污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高强高韧的大直径熔纺聚偏氟乙烯单丝。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
大直径熔纺聚偏氟乙烯单丝，其创新点在于：所述单丝含有95wt%～100wt%的聚偏氟乙烯和0wt%～5wt%添加剂；所述单丝的直径为0.05～2.0mm。
进一步的，所述添加剂为纳米二氧化钛或纳米碳酸钙，所述纳米二氧化钛或纳米碳酸钙具有增强增韧的作用。
进一步的，所述添加剂还包括石蜡，其质量为单丝总质量的0～3%，所述石蜡可以起到光滑作用。
进一步的，所述单丝的断裂强度大于3.5CN/dtex，断裂伸长率为20%～35%。
本发明的另一目的在于提供一种大直径熔纺聚偏氟乙烯单丝的生产方法，包括原料混合、熔融挤出、水冷却、热水拉伸、热风拉伸、热定型和卷取工艺，具体为：
（1）原料混合：将聚偏氟乙烯加热熔融，然后按比例添加添加剂，混合均匀；
（2）熔融挤出：原料经螺杆熔融挤出机以30～100公斤/小时的挤出量熔融挤出得到初生丝，初生丝温度为260～280℃；
（3）水冷却：初生丝经5～60℃的水或水溶液冷却至30～60℃；
（4）热水拉伸：冷却后的初生丝在热水浴中进行一道拉伸，拉伸倍数为4.0～6.0，热水温度为70～90℃；
（5）热风拉伸：拉伸倍数为1.2～1.6倍，温度为120～180℃；
（6）热定型：热定型温度为180～260℃；
（7）卷取：定型后的单丝以80～200m/min的速度卷绕到筒子上。
进一步的，所述螺杆熔融挤出机以35～45公斤/小时的挤出量熔融挤出得到初生丝，初生丝温度为260～280℃；
进一步的，所述初生丝经35～45℃的水或水溶液冷却至45～50℃。
进一步的，所述热水拉伸的拉伸倍数为4.5～5.5，热水温度为70～90℃；热风拉伸的拉伸倍数为1.4～1.5，温度为150～160℃；热定型温度为220～240℃，卷取速度为120～140m/min。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的聚偏氟乙烯单丝柔软性好，断裂伸长率长，达到20～35%，单丝具有良好的韧性，不易弯折受损，且具有良好的抗冲击性；此外，在制备过程中添加增强、增韧的纳米二氧化钛或纳米碳酸钙，使得本发明单丝高强高韧的特点更加突出；通过工艺调整，本发明的聚偏氟乙烯单丝直径可到0.05～2.0mm，断裂强度大于3.5CN/dtex。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的发明内容作进一步解释说明，但并非限定本发明的保护范围。
实施例1
以聚偏氟乙烯树脂树脂为原料经螺杆熔融挤出机以35公斤/小时的挤出量熔融挤出得到初生丝，熔体温度为260℃；初生丝经10℃的水冷却至30℃；冷却后的初生丝在热水浴中进行一道拉伸，拉伸倍数为4.0倍，热水温度为70℃；然后进行二道热风拉伸，拉伸倍数为1.2倍，温度为70℃；初生丝拉伸后在185℃条件进行热定型；再以90m/min的速度卷绕到筒子上。
本实施例得到的单丝的直径为0.13mm，断裂强度3.9CN/dtex，断裂伸长率为27.9%。
实施例2
使用96wt%的的聚偏氟乙烯原料与4wt%的纳米二氧化钛混合均匀，然后经螺杆熔融挤出机以50公斤/小时的挤出量熔融挤出得到初生丝，熔体温度为265℃；初生丝经20℃的乳化液却至40℃；冷却后的初生丝在热水浴中进行一道拉伸，拉伸倍数为4.5倍，热水温度为75℃；然后进行二道热风拉伸，拉伸倍数为1.4倍，温度140℃；初生丝拉伸后在200℃条件进行热定型；再以120m/min的速度卷绕到筒子上。
本实施例得到的单丝的直径为0.15mm，断裂强度4.2CN/dtex，断裂伸长率为26.9%。
实施例3
使用96wt%的的聚偏氟乙烯原料与4wt%的纳米碳酸钙混合均匀，在干燥机上干燥至含水率≤50ppm，干燥温度为150℃；然后经螺杆熔融挤出机以50公斤/小时的挤出量熔融挤出得到初生丝，熔体温度为270℃；初生丝经20℃的水冷却至40℃；冷却后的初生丝在热水浴中进行一道拉伸，拉伸倍数为5.0倍，热水温度为80℃；然后进行二道热风拉伸，拉伸倍数为1.4倍，温度140℃；初生丝拉伸后在210℃条件进行热定型；再以130m/min的速度卷绕到筒子上。
本实施例得到的单丝的直径为0.17mm，断裂强度4.2CN/dtex，断裂伸长率为26.1%。
实施例4
使用95wt%的聚酯酰胺原料与2wt%纳米 二氧化钛和3wt%的石蜡混合均匀，在干燥机上干燥至含水率≤50ppm，干燥温度为130℃；然后经螺杆熔融挤出机以40公斤/小时的挤出量熔融挤出得到初生丝，熔体温度为260℃；初生丝经40℃的乳化液冷却至50℃；冷却后的初生丝在热水浴中进行一道拉伸，拉伸倍数为5.2倍，热水温度为82℃；然后进行二道热风拉伸，拉伸倍数为1.5倍，温度为165℃；初生丝拉伸后在230℃条件进行热定型；再以150m/min的速度卷绕到筒子上。
本实施例得到的单丝的直径为0.19mm，断裂强度4.4CN/dtex，断裂伸长率为25.7%。
实施例5
使用97wt%的聚偏氟乙烯原料与0.5wt%纳米 碳酸钙和2.5wt%的石蜡混合均匀，在干燥机上干燥至含水率≤50ppm，干燥温度为175℃；然后经螺杆熔融挤出机以32公斤/小时的挤出量熔融挤出得到初生丝，熔体温度为280℃；初生丝经55℃的水冷却至58℃；冷却后的初生丝在热水浴中进行一道拉伸，拉伸倍数为5.8倍，热水温度为88℃；然后进行二道热风拉伸，拉伸倍数为1.6，温度为178℃；初生丝拉伸后在255℃条件进行热定型；再以190m/min的速度卷绕到筒子上。
本实施例得到的单丝的直径为0.15mm，断裂强度4.8CN/dtex，断裂伸长率为24.6%。
上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明的构思和保护范围进行限定，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (9)

1.大直径熔纺聚偏氟乙烯单丝，其特征在于：所述单丝含有95wt%～100wt%的聚偏氟乙烯和0wt%～5wt%添加剂；所述单丝的直径为0.05～2.0mm。
2.根据权利要求要求1所述的大直径熔纺聚偏氟乙烯单丝及其生产方法，其特征在于：所述添加剂为纳米二氧化钛或纳米碳酸钙。
3.根据权利要求要求1所述的大直径熔纺聚偏氟乙烯单丝及其生产方法，其特征在于：所述添加剂还包括石蜡，其质量为单丝总质量的0～3%。
4.根据权利要求要求1所述的大直径熔纺聚偏氟乙烯单丝及其生产方法，其特征在于：所述单丝的断裂强度大于3.5CN/dtex，断裂伸长率为20%～35%。
5.大直径熔纺聚偏氟乙烯单丝的生产方法，其特征在于：包括原料混合、熔融挤出、水冷却、热水拉伸、热风拉伸、热定型和卷取工序，具体为：
（1）原料混合：将聚偏氟乙烯在加热熔融，然后按比例添加添加剂，混合均匀；
（2）熔融挤出：原料经螺杆熔融挤出机以30～100公斤/小时的挤出量熔融挤出得到初生丝，初生丝温度为260～280℃；
（3）水冷却：初生丝经5～60℃的水或水溶液冷却至30～60℃；
（4）热水拉伸：冷却后的初生丝在热水浴中进行一道拉伸，拉伸倍数为4.0～6.0，热水温度为70～90℃；
（5）热风拉伸：拉伸倍数为1.2～1.6倍，温度为120～180℃；
（6）热定型：热定型温度为180～260℃；
（7）卷取：定型后的单丝以80～200m/min的速度卷绕到筒子上。
6.根据权利要求6所述的大直径熔纺聚偏氟乙烯单丝的生产方法，其特征在于：：所述步骤（4）中的水溶液为聚丙烯酰胺乳化剂。
7.根据权利要求6所述的大直径熔纺聚偏氟乙烯单丝的生产方法，其特征在于：所述螺杆熔融挤出机以35～45公斤/小时的挤出量熔融挤出得到初生丝，初生丝温度为260～280℃。
8.根据权利要求6所述的大直径熔纺聚偏氟乙烯单丝的生产方法，其特征在于：所述初生丝经35～45℃的水或水溶液冷却至45～50℃。
9.根据权利要求6所述的大直径熔纺聚偏氟乙烯单丝的生产方法，其特征在于：所述热水拉伸的拉伸倍数为4.5～5.5，热水温度为70～90℃；热风拉伸的拉伸倍数为1.4～1.5，温度为150～160℃；热定型温度为220～240℃，卷取速度为120～140m/min。
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