CN1884640A - 一种改善聚苯硫醚纺丝熔体流动性能的纺丝方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善聚苯硫醚纺丝熔体流动性能的纺丝方法，包括如下步骤：(1)在聚苯硫醚纺丝前的干燥过程中，加入聚合度为6～12，相对分子质量为1200～2500的超支化聚苯硫醚，超支化聚苯硫醚加入的重量百分比为聚苯硫醚切片的0.1％～10％；(2)再按照常规的纺丝过程和方法进行纺丝。本发明的有益效果是：改善熔体的流动性能，改善可纺性，使纺丝得到的聚苯硫醚纤维的线密度降低，拉伸强度增加，改变了聚苯硫醚纤维性脆、断裂强度低的缺点。并且能纺制异形截面纤维，以增加纤维比表面积和表面系数，提高纤维织物过滤效果，织物手感更为柔软。

Description

一种改善聚苯硫醚纺丝熔体流动性能的纺丝方法
技术领域
本发明涉及一种纺丝方法，特别是涉及一种改善聚苯硫醚纺丝熔体流动性能的纺丝方法。
背景技术
聚苯硫醚纤维是一种高技术纤维，具有耐化学腐蚀，阻燃性好(LOI＞30)，高温下强度和模量高，尺寸稳定性好的特点，广泛用作工业燃煤锅炉或垃圾焚烧炉袋滤室的过滤织物。聚苯硫醚纤维织物可长期地暴露在酸性环境之中，可在高温环境中使用，在湿态酸性环境中，接触温度为232℃时其使用寿命可达3年左右。另外还可用于各种防护布、耐热衣料等。聚苯硫醚一般使用熔融纺丝法进行纤维成型。但由于聚苯硫醚结构和性能特殊，其纺丝熔体流动性能较差，可纺性不好。纺出的聚苯硫醚纤维线密度很大，性脆、断裂强度低。另一方面，异型截面的纤维由于比表面积大，可提高纤维织物的过滤效果。然而由于上述原因，聚苯硫醚难以纺制特殊异形截面纤维，难以提高其织物的过滤性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种改善聚苯硫醚纺丝熔体流动性能的纺丝方法，以弥补现有技术的不足或缺陷，满足生产和生活的需要。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：改善聚苯硫醚纺丝熔体流动性能的纺丝方法，包括如下步骤：
(1)在聚苯硫醚纺丝前的干燥过程中，加入聚合度为6～12，相对分子质量为1200～2500的超支化聚苯硫醚，超支化聚苯硫醚加入的重量百分比为聚苯硫醚切片的0.1％～10％；
(2)再按照常规的纺丝过程和方法进行纺丝。
作为优选的技术方案：所述的超支化聚苯硫醚的结构式为下式(I)。
Figure A20061002690800041
所述的超支化聚苯硫醚的聚合度为8～10，相对分子质量为1600～2000。
本发明将超支化聚苯硫醚纺丝的添加剂通过加入到纺丝级聚苯硫醚树脂切片中，在螺杆挤出机的作用下分散熔融，使添加剂的成分可以充分溶入到聚苯硫醚树脂内部，其分子质量小并且与聚苯硫醚相类似的结构可有效降低聚苯硫醚熔体粘度，改善熔体的流动性能，改善可纺性。
本发明的有益效果是：改善熔体的流动性能，改善可纺性，使纺丝得到的聚苯硫醚纤维的线密度降低，拉伸强度增加，改变了聚苯硫醚纤维性脆断裂强度低的缺点。并且能纺出异形截面纤维，以增加纤维比表面积和表面系数，提高纤维织物过滤效果，织物手感更为柔软。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细阐述。
实施例1
聚苯硫醚纤维纺丝工艺流程包括：切片干燥→喂料→螺杆挤出→纺丝箱体→喷丝板纺丝→丝条冷却→卷绕→拉伸→热定型(切断)。本实验添加聚合度为6～12，相对分子质量为1200～2500的超支化聚苯硫醚在纺丝工艺“切片干燥”工序中进行。
取聚合度为9，相对分子质量为1319的超支化聚苯硫醚，加入干燥的聚苯硫醚纺丝级切片中，添加量占聚苯硫醚切片重量的0.5％，充分混合进行纺丝。纺丝温度320℃，喷丝板孔径0.25mm，36孔，卷绕速度600m/min，一道拉伸110℃，拉伸比为2.0，二道拉伸150℃，拉伸比为2.4，拉伸速度50m/min，热定型温度220℃。
熔体的流变性能通过(仪器)测试，测定熔体的粘度，用以分析粘度和超支化聚苯硫醚添加量的关系。在超支化聚苯硫醚占聚苯硫醚切片重量的0.5％时测定熔体粘度为200Pa·s(剪切速率γ＝100s-1，温度T＝310℃)。
纤维主要物理性能通过INSTRON MODEL 1011强力仪，测定丝束的断裂强度、延伸率，见下表：
  单丝线密度dtex   断裂强度cN/dtex   延伸率/％
  聚苯硫醚长丝   3.30   3.95   12.2
常规纺丝级聚苯硫醚切片若不加任何添加剂，流动性能很差，需要很高的剪切速率，容易引起熔体破裂，形成表面粗糙的丝条。或者由于剪切速率不够，熔体流动性差，加之聚苯硫醚属于高弹性热塑性材料，法向应力差很大，挤出时发生高弹形变，纺出的丝条线密度很大。加入超支化聚苯硫醚添加剂之后，流动性能显著改善，纺出的丝条单丝线密度只有3.30dtex，断裂强度达到3.95cN/dtex，延伸率12％。
实施例2
聚苯硫醚纤维纺丝工艺流程如实施例1，只是取聚合度为9，相对分子质量为1319的超支化聚苯硫醚，加入干燥的聚苯硫醚纺丝级切片中，添加量占聚苯硫醚切片重量的1.0％，充分混合进行纺丝。纺丝温度320℃，喷丝板孔径0.25mm，36孔，卷绕速度600m/min，一道拉伸110℃，拉伸比为2.0，二道拉伸150℃，拉伸比为2.4，拉伸速度50m/min，热定型温度220℃。
流变测试得熔体粘度为165Pa·s(剪切速率γ＝100s-1，温度T＝310℃)。
纤维主要物理性能见下表：
  单丝线密度/dtex   断裂强度cN/dtex   延伸率/％
  聚苯硫醚长丝   2.86   4.18   13.1
实施例3
聚苯硫醚纤维纺丝工艺流程如实施例1，只是取聚合度为9，相对分子质量为1319的超支化聚苯硫醚，加入干燥的聚苯硫醚纺丝级切片中，添加量占聚苯硫醚切片重量的1.5％，充分混合进行纺丝。纺丝温度320℃，喷丝板孔径0.25mm，36孔，卷绕速度600m/min，一道拉伸110℃，拉伸比为2.0，二道拉伸150℃，拉伸比为2.4，拉伸速度50m/min，热定型温度220℃。
流变测试得熔体粘度为100Pa·s(剪切速率γ＝100s-1，温度T＝310℃)。
纤维主要物理性能见下表：
  单丝线密度/dtex   断裂强度cN/dtex   延伸率/％
  聚苯硫醚长丝   2.90   3.64   17.8
可以看出，在添加相同聚合度和相对分子质量的超支化聚苯硫醚体系中，随着添加量的增加，熔体的粘度呈现下降的趋势，这是由于在小分子添加剂的作用下聚苯硫醚分子链缠结点数目下降，表现为粘度下降，熔体容易流动。断裂强度表现出先增大后减小的趋势，这是由于首先添加剂的加入改善了流动性能，熔体可纺性增强，得到的纤维性能良好，但添加量达到一定量以后，由于大量小分子的存在破坏了原有大分子间的相互作用力，使得断裂强度反而下降。延伸率呈现单调上升的情况同样是由于小分子添加剂的作用改善流动性能所致。综上考虑，应选取强度最大的点所对应的添加量进行纺丝。
实施例4
聚苯硫醚纤维纺丝工艺流程如实施例1，只是取聚合度为6，相对分子质量为1200的超支化聚苯硫醚，加入干燥的聚苯硫醚纺丝级切片中，添加量占聚苯硫醚切片重量的1.0％，充分混合进行纺丝。纺丝温度320℃，喷丝板孔径0.25mm，36孔，卷绕速度600m/min，一道拉伸110℃，拉伸比为2.0，二道拉伸150℃，拉伸比为2.4，拉伸速度50m/min，热定型温度220℃。
流变测试得熔体粘度为94Pa·s(剪切速率γ＝100s-1，温度T＝310℃)。
纤维主要物理性能见下表：
  单丝线密度/dtex   断裂强度cN/dtex   延伸率/％
  聚苯硫醚长丝   2.92   3.57   17.8
实施例5
聚苯硫醚纤维纺丝工艺流程如实施例1，只是取聚合度为12，相对分子质量为2500的超支化聚苯硫醚，加入干燥的聚苯硫醚纺丝级切片中，添加量占聚苯硫醚切片重量的1.0％，充分混合进行纺丝。纺丝温度320℃，喷丝板孔径0.25mm，36孔，卷绕速度600m/min，一道拉伸110℃，拉伸比为2.0，二道拉伸150℃，拉伸比为2.4，拉伸速度50m/min，热定型温度220℃。
流变测试得熔体粘度为205Pa·s(剪切速率γ＝100s-1，温度T＝310℃)。
纤维主要物理性能见下表：
  单丝线密度/dtex   断裂强度cN/dtex   延伸率/％
  聚苯硫醚长丝   5.68   3.46   10.6
可以看出，在添加量相同的超支化聚苯硫醚体系中，随着聚合度和相对分子质量的增加，熔体的粘度呈现上升的趋势，这是由于小分子添加剂的分子量上升，分子愈大，内摩擦阻力愈大，而且分子链愈长，分子链本身的热运动愈阻碍整个分子的运动，表现为熔体粘度上升。断裂强度表现出先增大后减小的趋势，这是由于首先添加剂的加入改善了流动性能，熔体可纺性增强，得到的纤维性能良好，但相对分子质量达到一定量以后，流动性能有所下降，成品纤维断裂强度反而下降。延伸率呈现单调下降的情况同样是由于小分子添加剂相对分子质量的增加使流动性能略有下降所致。
对比例：聚苯硫醚纤维纺丝工艺流程如实施例1，只是不加任何超支化聚苯硫醚。流变测试得熔体粘度为243Pa·s(剪切速率γ＝100s-1，温度T＝310℃)。
纤维主要物理性能见下表：
  单丝线密度/dtex   断裂强度cN/dtex   延伸率/％
  聚苯硫醚长丝   25.3   2.14   9.14
纤维颜色深黄，略带土色，纤维明显粗且手感发硬。

Claims (3)

1.一种改善聚苯硫醚纺丝熔体流动性能的纺丝方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)在聚苯硫醚纺丝前的干燥过程中，加入聚合度为6～12，相对分子质量为1200～2500的超支化聚苯硫醚，超支化聚苯硫醚加入的重量百分比为聚苯硫醚切片的0.1％～10％；
(2)再按照常规的熔融纺丝过程和方法进行纺丝。
2、根据权利要求1所述的纺丝方法，其特征在于：所述的超支化聚苯硫醚的结构式为下式(I)。
3、根据权利要求1所述的纺丝方法，其特征在于：超支化聚苯硫醚的聚合度为8～10，相对分子质量为1600～2000。
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Application publication date: 20061227

Assignee: Jiangsu Fusheng Environmental Protection Group Co., Ltd.

Assignor: Donghua University

Contract record no.: 2013320000168

Denomination of invention: Spinning method for improving fluidity property of polyphenylene sulfide melt-spinning

Granted publication date: 20100113

License type: Exclusive License

Record date: 20130320

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Granted publication date: 20100113

Termination date: 20160526

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