CN114395823A - 一种耐氧化pps过滤材料的制作方法及制得的改性pps纤维 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种耐氧化PPS过滤材料的制作方法，包括以下步骤：(1)按照质量比为1:1‑1:9，将聚对苯二甲酸乙二酯(PET)树脂切片和聚丙烯腈树脂切片经螺杆加热熔融、挤出、喷丝，进行双组份复合纺丝；(2)将纺出的丝直接干热拉伸；(3)制成针刺毡；(4)覆膜处理。本发明采用双组分纤维的制备方法，以PET树脂为皮层，聚丙烯腈树脂为芯层，经熔融纺丝工艺，制备出双组分纤维，其中皮层组分为PET，芯层成分为聚丙烯腈，制备出双组分纤维，相比较于混纺针刺毡而言，双组分纤维针刺毡在覆膜后处理阶段，皮层PET融化，从而与PTFE膜具有很好的粘合牢度，且基本上无粘合不均匀性问题。
Description
技术领域
本发明涉及滤料生产技术领域，更具体地说，关于一种耐氧化PPS过滤材料的制作方法及制得的改性PPS纤维。
背景技术
聚苯硫醚(PPS)大分子链上的C—S键键能较低，在高温或强氧化环境条件下易断裂发生氧化交联；因此聚苯硫醚纤维对氧化剂等腐蚀性气体的抵抗性较差，特别是面对高温烟气时，当温度高于纤维的连续使用温度时，纤维的基本结构和性质会发生变化，纤维容易变形和老化温度升高会加快化学反应速率，不仅酸性气体对纤维的腐蚀反应加快，而且高温会促进纤维的水解和氧化反应。目前，以聚苯硫醚纤维制成的空气过滤材料已被广泛地用于高温烟道气和特殊热介质的过滤。
采用普通的聚苯硫醚纤维制成的空气滤袋已经很难满足人们对空气洁净程度的要求。此外，聚苯硫醚的耐氧化性比较差，如果烟尘中氧体积分数超过15％，会严重降低其过滤效率和使用寿命，因此，提高聚苯硫醚的耐氧化性具有重大的意义。
目前大多采用PPS纤维或其制品表面涂覆成膜的后整理方法，如中国专利CN112411194A公开一种耐高温高分子膜材料的制备方法，以聚苯硫醚为基层，上面涂覆聚四氟乙烯膜制成。但是表面涂覆成膜存在不均情况，导致纤维制品性能下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于解决现有的PPS纤维或其制品表面涂覆成膜存在不均情况，导致纤维制品性能下降的问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种耐氧化PPS过滤材料的制作方法，包括以下步骤：
(1)改性PPS树脂的制备
按照质量比为1:1-1:9，将聚苯硫醚树脂切片和木质素混合，经加热熔融、挤出造粒、干燥后，制得改性聚苯硫醚树脂；
(2)熔融纺丝
将步骤(1)中制得的改性聚苯硫醚树脂在熔融纺丝机中进行纺丝，经螺杆挤出机、熔体过滤器、纺丝箱体及组件，制得的纺丝熔体经过计量泵后，经狭缝由一个喷丝板喷出获得半成品丝；
(3)将步骤(2)中获得的半成品丝进行饱和蒸汽浴拉伸，待冷却至室温后，将其放入热空气中进行热定型处理，得到长丝；
(4)将步骤(3)中得到的长丝后经上油、加卷和短切处理后，即可获得改性PPS纤维。
本发明利用木质素特殊的多酚结构，其在300℃发生热分解，化学键断裂产生酚类化合物，将聚苯硫醚树脂切片和木质素混合，木质素的存在改善PPS的结晶性，使纺制出的长时间在高温条件下力学性能优越，热尺寸稳定性佳，具有很好的耐高温性和耐氧化剂腐蚀性能，适用于袋式除尘器的使用。
优选地，所述步骤(1)中加热熔融的温度为190-210℃。
优选地，所述步骤(1)中干燥的温度为60-80℃。
优选地，所述步骤(2)中投放改性聚苯硫醚树脂切片的螺杆挤出机的1-4区温度分别为290-300℃/300-310℃/310-320℃/310-320℃。
优选地，所述步骤(2)中纺丝箱体温度为320-325℃。
优选地，所述步骤(2)中环吹氮气为300-350Pa。
优选地，所述步骤(2)中纺丝速度为500-600m/min。
优选地，所述步骤(3)中拉伸的总倍数为4-5倍。
优选地，所述步骤(3)中热定型的温度为105-145℃。
本发明还提供上述制备方法制得的改性PPS纤维。
本发明具有如下的有益效果：本发明利用木质素特殊的多酚结构，其在300℃发生热分解，化学键断裂产生酚类化合物，将聚苯硫醚树脂切片和木质素混合，木质素的存在改善PPS的结晶性，使纺制出的长时间在高温条件下力学性能优越，热尺寸稳定性佳，具有很好的耐高温性和耐氧化剂腐蚀性能，适用于袋式除尘器的使用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面通过本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
实施例1
一种耐氧化PPS过滤材料的制作方法，包括以下步骤：
(1)改性PPS树脂的制备
按照质量比为1:9，将聚苯硫醚树脂切片和木质素混合，经加热熔融、挤出造粒、干燥后，制得改性聚苯硫醚树脂；其中加热熔融的温度为200℃，干燥温度为70℃；
(2)熔融纺丝
将步骤(1)中制得的改性聚苯硫醚树脂在熔融纺丝机中进行纺丝，经螺杆挤出机、熔体过滤器、纺丝箱体及组件，其中，投放改性聚苯硫醚树脂切片的螺杆挤出机的1-4区温度分别为290℃/305℃/315℃/315℃，得到纺丝熔体，纺丝熔体经过计量泵后，经狭缝由一个喷丝板喷出，纺丝箱体温度为320℃，环吹氮气为325Pa，纺丝速度为500m/min，获得半成品丝；
(3)将步骤(2)中获得的半成品丝进行饱和蒸汽浴拉伸，拉伸的总倍数为4.5倍，待冷却至室温后，将其放入到温度为145℃的热空气中热定型处理，得到长丝；
(4)将步骤(3)中得到的长丝后经上油、加卷和短切处理后，即可获得改性PPS纤维。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：聚苯硫醚树脂切片和木质素的质量比为4:1。其他步骤及工艺参数与实施例1相同。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：聚苯硫醚树脂切片和木质素的质量比为7:3。其他步骤及工艺参数与实施例1相同。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：聚苯硫醚树脂切片和木质素的质量比为3:2。其他步骤及工艺参数与实施例1相同。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于：聚苯硫醚树脂切片和木质素的质量比为1:1。其他步骤及工艺参数与实施例1相同。
对比例1
将聚苯硫醚树脂加入螺杆挤出机的投料斗；投放聚苯硫醚树脂切片的螺杆挤出机的1-4区温度分别为290℃/305℃/315℃/315℃；纺丝熔体经过计量泵后，经狭缝由一个喷丝板喷出；纺丝箱体温度为320℃，环吹氮气为325Pa，纺丝速度为500m/min；获得半成品丝；半成品丝进行饱和蒸汽浴拉伸，拉伸的总倍数为4.5倍，待冷却至室温后，将其放入到温度为105℃的热空气中热定型处理；纺出长丝后经上油、加卷和短切；获得改性PPS纤维。
改性PPS纤维性能检测
1、将实施例1-5和对比例1制得的改性PPS纤维分别进行力学性能测试，测试结果如表1所示。
表1为改性PPS纤维力学性能测试结果
2、耐氧化测试
将纤维试样分别浸泡在室温下5％的次氯酸钠溶液和室温下5g/L的高猛酸钾溶液中48小时，达到设定浸泡时间后分别取出，进行清洗、供干、冷却后测定其断裂强度，分别计算5％的次氯酸钠溶液和5g/L的高猛酸钾溶液中断裂强度损失率的变化，结果如表2所示。
表2为氧化后改性聚苯硫醚(PPS)纤维强力损失率
3、热稳定性测试
将纤维试样放置于190℃的恒温供箱中进行高温处理24h后的热收缩率，测试结果如表3所示。测试使用的仪器为YG369S单纤维热收缩率检测仪。
表3为改性PPS纤维热稳定性测试结果
综上，根据表1-3的结果可知，本发明利用木质素特殊的多酚结构，其在300℃发生热分解，化学键断裂产生酚类化合物，将聚苯硫醚树脂切片和木质素混合，木质素的存在改善PPS的结晶性，使纺制出的长时间在高温条件下力学性能优越，热尺寸稳定性佳，具有很好的耐高温性和耐氧化剂腐蚀性能，适用于袋式除尘器的使用。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种耐氧化PPS过滤材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)改性PPS树脂的制备
按照质量比为1:1-1:9，将聚苯硫醚树脂切片和木质素混合，经加热熔融、挤出造粒、干燥后，制得改性聚苯硫醚树脂；
(2)熔融纺丝
将步骤(1)中制得的改性聚苯硫醚树脂在熔融纺丝机中进行纺丝，经螺杆挤出机、熔体过滤器、纺丝箱体及组件，制得的纺丝熔体经过计量泵后，经狭缝由一个喷丝板喷出获得半成品丝；
(3)将步骤(2)中获得的半成品丝进行饱和蒸汽浴拉伸，待冷却至室温后，将其放入热空气中进行热定型处理，得到长丝；
(4)将步骤(3)中得到的长丝后经上油、加卷和短切处理后，即可获得改性PPS纤维。
2.根据权利要求1所述的一种耐氧化PPS过滤材料的制作方法，其特征在于：所述步骤(1)中加热熔融的温度为190-210℃。
3.根据权利要求1所述的一种耐氧化PPS过滤材料的制作方法，其特征在于：所述步骤(1)中干燥的温度为60-80℃。
4.根据权利要求1所述的一种耐氧化PPS过滤材料的制作方法，其特征在于：所述步骤(2)中投放改性聚苯硫醚树脂切片的螺杆挤出机的1-4区温度分别为290-300℃/300-310℃/310-320℃/310-320℃。
5.根据权利要求1所述的一种耐氧化PPS过滤材料的制作方法，其特征在于：所述步骤(2)中纺丝箱体温度为320-325℃。
6.根据权利要求1所述的一种耐氧化PPS过滤材料的制作方法，其特征在于：所述步骤(2)中环吹氮气为300-350Pa。
7.根据权利要求1所述的一种耐氧化PPS过滤材料的制作方法，其特征在于：所述步骤(2)中纺丝速度为500-600m/min。
8.根据权利要求1所述的一种耐氧化PPS过滤材料的制作方法，其特征在于：所述步骤(3)中拉伸的总倍数为4-5倍。
9.根据权利要求1所述的一种耐氧化PPS过滤材料的制作方法，其特征在于：所述步骤(3)中热定型的温度为105-145℃。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种耐氧化PPS过滤材料的制作方法制得的改性PPS纤维。
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- 2021-12-09 CN CN202111501007.8A patent/CN114395823B/zh active Active
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