CN107190359B - 一种卷曲双组份纤维组成及其制备方法和过滤材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卷曲双组份纤维组成及其制备方法和过滤材料，卷曲双组份纤维由第一组份和第二组份制备而成，第一组份为聚苯硫醚，第二组份为聚苯硫醚和添加剂，添加剂使得第二组份中的聚苯硫醚的固化收缩率产生变化，从而使得第二组份中的聚苯硫醚的收缩率和第一组份中的聚苯硫醚的收缩率不同；第一组份和第二组份在制备双组份纤维时，由于第一组份和第二组份的收缩率不同，从而使得双组份纤维不对称收缩进而产生螺旋状卷曲结构。螺旋状卷曲结构可以使得本发明的卷曲双组份纤维具有较高的蓬松度和弹性，还可以使得卷曲双组份纤维具有较高的透气率。本发明的过滤材料具有较高的柔软度、蓬松度和弹性，过滤效率高且透气性好。

Description

一种卷曲双组份纤维组成及其制备方法和过滤材料
技术领域
本发明涉及纤维制备技术领域，具体来说涉及一种卷曲双组份纤维组成及其制备方法和过滤材料。
背景技术
聚苯硫醚(以下称PPS)树脂具有优良的耐热性、屏蔽性、耐化学药品性、电绝缘性、耐湿热性等适合作为工程塑料的性质，可用于以注塑成型、挤压成型用为中心的各种电气、电子部件、机械部件和汽车部件、薄膜、纤维等。例如，PPS材料被广泛用于在废气集尘用的袋滤器等各种产业用薄膜中使用的过滤材料中。这种过滤材料是将PPS短纤维针刺到由PPS或PTFE纱线制成的基布上而得到的，用于捕集废气中的粉尘并将不含粉尘的废气排到外面，但是重要的是长期持续保持不堵塞，通常期待这种过滤材料性能的长寿命化。另一方面，为了阻止过滤材料堵塞，实现过滤材料性能的长寿命化，有效的方法是使附着的粉尘有效地从过滤材料中脱离。例如，当袋滤器中过滤材料堵塞时，由于废气不能从焚烧设备中排出，所以必须使焚烧设备停下来更换过滤材料。亦即，如果在过滤材料堵塞之前将粉尘有效地清除掉，就可实现过滤材料的长寿命化可以使焚烧设备长期连续地运转。
目前开发的PPS纤维，主要以普通圆形短纤维为主，常规圆形截面的PPS纤维一般很少有卷曲性，材料中纤维并丝较多，由此会影响过过滤材料的过滤效率、并且过滤阻力大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卷曲双组份纤维组成及其制备方法和过滤材料，卷曲双组份纤维由第一组份和第二组份制备，通过使得第一组份和第二组份的收缩率不同，从而得到卷曲双组份纤维。
为此，本发明提供了一种卷曲双组份纤维组成，所述卷曲双组份纤维由第一组份和第二组份制备而成，所述第一组份为聚苯硫醚，所述第二组份为聚苯硫醚和添加剂，其中所述添加剂占所述第二组份的质量分数为0.1-10%。
本发明还提供了一种卷曲双组份纤维的制备方法，所述方法包括如下步骤：将第一组份在300-310℃经过第一挤出机熔融挤出并进入计量泵，将第二组份在300-310℃经过第二挤出机熔融挤出并进入计量泵，由计量泵控制进入喷丝板的第一组份和第二组份的质量比为1:1-4:1，第一组份和第二组份在喷丝板的并列复合组件或者偏芯复合组件中进行纺丝形成熔体丝，纺丝温度为310-320℃，熔体丝经过冷却风装置进行冷却，然后再经过牵引拉伸得到卷曲双组份纤维，拉伸速度为2000-6000m/min。
本发明还提供了一种过滤材料，所述过滤材料由本发明的卷曲双组份纤维制备而成，或者，所述过滤材料由本发明所述的卷曲双组份纤维制备方法制备得到的卷曲双组份纤维制备而成。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供了一种卷曲双组份纤维组成及其制备方法和过滤材料，本发明的卷曲双组份纤维由第一组份和第二组份制备而成，第一组份为聚苯硫醚，第二组份为聚苯硫醚和添加剂，第一组份中的聚苯硫醚和第二组份中的聚苯硫醚的结构式和分子量是一样的，添加剂使得第二组份中的聚苯硫醚的固化收缩率产生变化，从而使得第二组份中的聚苯硫醚的收缩率和第一组份中的聚苯硫醚的收缩率不同；第一组份和第二组份在制备双组份纤维时，由于第一组份和第二组份的收缩率不同，从而使得双组份纤维不对称收缩进而产生螺旋状卷曲结构。螺旋状卷曲结构可以使得本发明的卷曲双组份纤维具有较高的蓬松度和弹性，还可以使得卷曲双组份纤维具有较高的透气率。本发明的过滤材料具有较高的柔软度、蓬松度和弹性，过滤效率高且透气性好。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明卷曲双组份纤维的实施例一的示意图；
图2是本发明卷曲双组份纤维的实施例一的断面图；
图3是本发明卷曲双组份纤维的实施例二的断面图；
图4是本发明卷曲双组份纤维的实施例三的断面图；
图5是本发明卷曲双组份纤维的制备示意图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明的卷曲双组份纤维由第一组份和第二组份制备而成，第一组份为聚苯硫醚，第二组份为聚苯硫醚和添加剂，其中添加剂占第二组份的质量分数为0.1-10%。
第二组份由聚苯硫醚和添加剂组成，其中添加剂占第二组份的质量分数为0.1-10%，余量为聚苯硫醚。
本发明的卷曲双组份纤维由第一组份和第二组份制备而成，第一组份为聚苯硫醚，第二组份为聚苯硫醚和添加剂，第一组份中的聚苯硫醚和第二组份中的聚苯硫醚的结构式和分子量是一样的，添加剂使得第二组份中的聚苯硫醚的固化收缩率产生变化，从而使得第二组份中的聚苯硫醚的收缩率和第一组份中的聚苯硫醚的收缩率不同；第一组份和第二组份在制备双组份纤维时，由于第一组份和第二组份的收缩率不同，从而使得双组份纤维不对称收缩进而产生螺旋状卷曲结构。螺旋状卷曲结构可以使得本发明的卷曲双组份纤维具有较高的蓬松度和弹性，还可以使得卷曲双组份纤维具有较高的透气率。
添加剂可以为表面活性剂，表面活性剂可以为乙氧基硅烷非离子型活性剂、乙氧基长链烷烃醚和乙氧基脂肪酸脂类中的一种。表面活性剂可以改变第二组份中聚苯硫醚的结晶速度，使得第二组份的聚苯硫醚和第一组份的聚苯硫醚的结晶速度不同；第一组份和第二组份在制备纤维时，由于第一组份和第二组份的结晶速度不同，会导致第一组份和第二组份的收缩率不同，从而可以使得双组份纤维不对称收缩进而产生螺旋状卷曲结构。乙氧基硅烷非离子型活性剂从PPG工业公司购买，产品商标名为SF-19；乙氧基长链烷烃醚从Rhone-Poulenc公司购买，产品商标名为BL-214。
添加剂可以为抗氧化剂，抗氧化剂可以为二丁基四甲酚或硫代二丙酸双月桂酯。抗氧化剂可以改变第二组份中聚苯硫醚的结晶速度，使得第二组份的聚苯硫醚和第一组份的聚苯硫醚的结晶速度不同；第一组份和第二组份在制备纤维时，由于第一组份和第二组份的结晶速度不同，会导致第一组份和第二组份的收缩率不同，从而可以使得双组份纤维不对称收缩进而产生螺旋状卷曲结构。
添加剂可以为聚苯醚、涤纶、芳香族聚酯类液晶高分子和共聚酯类液晶高分子中的一种。聚苯醚、涤纶、芳香族聚酯类液晶高分子或共聚酯类液晶高分子与聚苯硫醚熔体不能相混，从而使得聚苯醚、涤纶、芳香族聚酯类液晶高分子或共聚酯类液晶高分子与聚苯硫醚熔体的界面上存在高表面能，聚苯醚、涤纶、芳香族聚酯类液晶高分子或共聚酯类液晶高分子可以起到结晶成核剂的作用，可以加快第二组份中聚苯硫醚的结晶速度，使得第二组份的聚苯硫醚和第一组份的聚苯硫醚的结晶速度不同；第一组份和第二组份在制备纤维时，由于第一组份和第二组份的结晶速度不同，会导致第一组份和第二组份的收缩率不同，从而可以使得双组份纤维不对称收缩进而产生螺旋状卷曲结构。
添加剂可以为滑石粉、石英纳米颗粒、氧化铝粉体和纳米石墨中的一种。滑石粉、石英纳米颗粒、氧化铝粉体或纳米石墨与聚苯硫醚熔体不能相混，从而使得滑石粉、石英纳米颗粒、氧化铝粉体或纳米石墨与聚苯硫醚熔体的界面上存在高表面能，滑石粉、石英纳米颗粒、氧化铝粉体或纳米石墨可以起到结晶成核剂的作用，可以加快第二组份中聚苯硫醚的结晶速度，使得第二组份的聚苯硫醚和第一组份的聚苯硫醚的结晶速度不同；第一组份和第二组份在制备纤维时，由于第一组份和第二组份的结晶速度不同，会导致第一组份和第二组份的收缩率不同，从而可以使得双组份纤维不对称收缩进而产生螺旋状卷曲结构。
卷曲双组份纤维的断面形态可以为圆形，第一组份和第二组份并列分布或偏芯分布。
或者，卷曲双组份纤维的断面形态可以为三角形，第一组份和第二组份并列分布。
卷曲双组份纤维的拉伸强度为2.0cN/dtex以上，卷曲双组份纤维的卷曲数为10-30个/寸，添加剂占第二组份的质量分数优选为0.3-6%。
本发明还提供了一种卷曲双组份纤维的制备方法，所述方法包括如下步骤：将第一组份在300-310℃经过第一挤出机熔融挤出并进入计量泵，将第二组份在300-310℃经过第二挤出机熔融挤出并进入计量泵，由计量泵控制进入喷丝板的第一组份和第二组份的质量比为1:1-4:1，第一组份和第二组份在喷丝板的并列复合组件或者偏芯复合组件中进行纺丝形成熔体丝，纺丝温度为310-320℃，熔体丝经过冷却风装置进行冷却，然后再经过牵引拉伸得到卷曲双组份纤维，拉伸速度为2000-6000m/min。
本发明还提供了一种过滤材料，过滤材料由本发明的卷曲双组份纤维制备而成，或者，过滤材料由本发明的卷曲双组份纤维制备方法制备得到的卷曲双组份纤维制备而成。过滤材料的具体制备方法可以是无纺布针刺工艺方法，制得的过滤材料面密度为200-800克/平方米。本发明的过滤材料具有较高的柔软度、蓬松度和弹性，过滤效率高且透气性好。
实施例1
卷曲双组份纤维由第一组份1和第二组份2制备而成，第一组份1为聚苯硫醚，第二组份2由聚苯硫醚和乙氧基长链烷烃醚组成，在第二组份2中，乙氧基长链烷烃醚占第二组份2的质量分数为0.5%，聚苯硫醚占第二组份2的质量分数为95.5%。
将第一组份1从第一料筒8加入到第一挤出机3中，第一组份1在300℃经过第一挤出机3熔融挤出并进入计量泵5；将第二组份2从第二料筒9加入到第二挤出机4中，第二组份在300℃经过第二挤出机4熔融挤出并进入计量泵5；由计量泵5控制进入喷丝板6的第一组份1和第二组份2的质量比为1：1，第一组份1和第二组份2在喷丝板6的圆形并列复合组件中进行纺丝形成熔体丝10，纺丝温度为310℃，熔体丝10经过冷却风装置7进行冷却，然后再经过牵引拉伸得到卷曲双组份纤维11，拉伸速度为2000m/min。
制备得到的卷曲双组份纤维11的拉伸强度为2.5cN/dtex，卷曲数为20个/寸。如图2所示，卷曲双组份纤维11的断面形态为圆形并列结构，第一组份1和第二组份2并列分布。
实施例2
卷曲双组份纤维由第一组份1和第二组份2制备而成，第一组份1为聚苯硫醚，第二组份2由聚苯硫醚和二丁基四甲酚组成，在第二组份2中，二丁基四甲酚占第二组份2的质量分数为1%，聚苯硫醚占第二组份2的质量分数为99%。
将第一组份1从第一料筒8加入到第一挤出机3中，第一组份1在300℃经过第一挤出机3熔融挤出并进入计量泵5；将第二组份2从第二料筒9加入到第二挤出机4中，第二组份在300℃经过第二挤出机4熔融挤出并进入计量泵5；由计量泵5控制进入喷丝板6的第一组份1和第二组份2的质量比为2：1，第一组份1和第二组份2在喷丝板6的圆形并列复合组件中进行纺丝形成熔体丝10，纺丝温度为310℃，熔体丝10经过冷却风装置7进行冷却，然后再经过牵引拉伸得到卷曲双组份纤维，拉伸速度为2000m/min。
制备得到的卷曲双组份纤维的拉伸强度为2.8cN/dtex，卷曲数为25个/寸。如图3所示，卷曲双组份纤维的断面形态为圆形偏芯结构，第一组份1和第二组份2偏芯分布。
实施例3
卷曲双组份纤维由第一组份1和第二组份2制备而成，第一组份1为聚苯硫醚，第二组份2由聚苯硫醚和聚苯醚组成，在第二组份2中，聚苯醚占第二组份2的质量分数为2%，聚苯硫醚占第二组份2的质量分数为98%。
将第一组份1从第一料筒8加入到第一挤出机3中，第一组份1在300℃经过第一挤出机3熔融挤出并进入计量泵5；将第二组份2从第二料筒9加入到第二挤出机4中，第二组份在300℃经过第二挤出机4熔融挤出并进入计量泵5；由计量泵5控制进入喷丝板6的第一组份1和第二组份2的质量比为2：1，第一组份1和第二组份2在喷丝板6的三角形并列复合组中进行纺丝形成熔体丝10，纺丝温度为310℃，熔体丝10经过冷却风装置7进行冷却，然后再经过牵引拉伸得到卷曲双组份纤维，拉伸速度为3000m/min。
制备得到的卷曲双组份纤维的拉伸强度为2.7cN/dtex，卷曲数为15个/寸。如图4所示，卷曲双组份纤维的断面形态为三角形并列结构，第一组份1和第二组份2并列分布。
实施例4
卷曲双组份纤维由第一组份1和第二组份2制备而成，第一组份1为聚苯硫醚，第二组份2由聚苯硫醚和石英纳米颗粒组成，在第二组份2中，石英纳米颗粒占第二组份2的质量分数为6%，聚苯硫醚占第二组份2的质量分数为94%。
将第一组份1从第一料筒8加入到第一挤出机3中，第一组份1在300℃经过第一挤出机3熔融挤出并进入计量泵5；将第二组份2从第二料筒9加入到第二挤出机4中，第二组份在300℃经过第二挤出机4熔融挤出并进入计量泵5；由计量泵5控制进入喷丝板6的第一组份1和第二组份2的质量比为2：1，第一组份1和第二组份2在喷丝板6的三角形并列复合组中进行纺丝形成熔体丝10，纺丝温度为310℃，熔体丝10经过冷却风装置7进行冷却，然后再经过牵引拉伸得到卷曲双组份纤维，拉伸速度为4000m/min。
制备得到的卷曲双组份纤维的拉伸强度为3cN/dtex，卷曲数为22个/寸。卷曲双组份纤维的断面形态为三角形并列结构，第一组份1和第二组份2并列分布。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种卷曲双组份纤维组成，其特征在于，
所述卷曲双组份纤维由第一组份和第二组份制备而成，所述第一组份为聚苯硫醚，所述第二组份为聚苯硫醚和添加剂，其中所述添加剂占所述第二组份的质量分数为0.1-10%；
所述添加剂为表面活性剂，表面活性剂为乙氧基硅烷非离子型活性剂、乙氧基长链烷烃醚和乙氧基脂肪酸脂类中的一种；或者，所述添加剂为抗氧化剂，抗氧化剂为二丁基四甲酚或硫代二丙酸双月桂酯；
或者，所述添加剂为聚苯醚、涤纶、芳香族聚酯类液晶高分子和共聚酯类液晶高分子中的一种；或者，所述添加剂为滑石粉、石英纳米颗粒、氧化铝粉体和纳米石墨中的一种。
2.如权利要求1所述的卷曲双组份纤维组成，其特征在于，
所述卷曲双组份纤维的断面形态为圆形，所述第一组份和所述第二组份并列分布或偏芯分布；
或者，所述卷曲双组份纤维的断面形态为三角形，所述第一组份和所述第二组份并列分布。
3.如权利要求1所述的卷曲双组份纤维组成，其特征在于，
所述卷曲双组份纤维的拉伸强度为2.0cN/dtex以上，所述卷曲双组份纤维的卷曲数为10-30个/寸，所述添加剂占所述第二组份的质量分数为0.3-6%。
4.如权利要求1-3中任一项所述的卷曲双组份纤维的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
将第一组份在300-310℃经过第一挤出机熔融挤出并进入计量泵，将第二组份在300-310℃经过第二挤出机熔融挤出并进入计量泵，由计量泵控制进入喷丝板的第一组份和第二组份的质量比为1:1-4:1，第一组份和第二组份在喷丝板的并列复合组件或者偏芯复合组件中进行纺丝形成熔体丝，纺丝温度为310-320℃，熔体丝经过冷却风装置进行冷却，然后再经过牵引拉伸得到卷曲双组份纤维，拉伸速度为2000-6000m/min。
5.一种过滤材料，其特征在于，所述过滤材料由权利要求1-3中任一项所述的卷曲双组份纤维制备而成。
6.一种过滤材料，其特征在于，所述过滤材料由权利要求4所述的卷曲双组份纤维制备方法制备得到的卷曲双组份纤维制备而成。
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