專利名稱：聚苯硫醚纖維表面涂敷無機強化層的工藝方法
技術領域：
本發(fā)明屬于特種纖維的生產(chǎn)、應用領域。
背景技術：
高性能聚苯硫醚具有優(yōu)異得耐化學藥品性和高溫下的熱穩(wěn)定性， 并具有阻燃、絕緣、耐輻射和良好的機械性能。為擴大該材料的使用 范圍，各國的研究者們一直在尋找使之纖維化使用的新方法。
PPS纖維耐化學穩(wěn)定性好，它在極其惡劣的條件下仍能保持其
原有的性能，具有突出的化學穩(wěn)定性，僅次于聚四氟乙烯纖維。在 高溫下，放置在不同的無機試劑中一周后能保持原有的抗拉強度。
它還具有很好的耐有機溶劑的性能，除了 93'C的甲苯對它的強度略 有影響外，在四氯化碳、氯仿等有機溶劑中，即使在沸點下放置一 周后其強度仍不會發(fā)生變化，溫度為93-C的甲酸、醋酸對它的強度 也沒有影響。由聚苯硫醚纖維制成的非織造布過濾織物在93'C的 50%硫酸中具有良好的耐蝕性，強度保持率無顯著影響。在93"C、 10%氫氧化鈉溶液中放置二周后，其強度也沒有明顯的變化。
PPS纖維熱H定性優(yōu)良，它具有出色的耐高溫性，熔點達285°C ， 高于目前工業(yè)化生產(chǎn)的其他熔紡纖維，因此尺寸穩(wěn)定。其極限氧指 數(shù)可達35%— 45%，在正常的大氣條件下不會燃燒。聚苯硫醚纖 維的耐熱性還表現(xiàn)在它在20(TC時的強度保持率為60%， 250°C
時約為40%。在25(TC以下時，其斷裂伸長基本保持不變。若將其 復絲置于20CTC的高溫爐中，54天后斷裂強度基本保持不變，斷裂 伸長降至初始斷裂伸長的50%;在26(TC下經(jīng)48小時后，仍能保 持纖維初始強度的60%，斷裂伸長降至初始斷裂伸長的50%。出 此之外，PPS纖維具有優(yōu)良的紡織加工性能，可以加工成各種規(guī)格、 各種形狀的纖維制品。
但是在某些極端場合，對纖維的高溫強度保持率有更高的要 求，例如在溫度較高時會出現(xiàn)因聚苯硫醚纖維玻璃化和達到聚苯硫 醚熔點會造成過濾材料軟化，從而使過濾材料發(fā)生空隙堵塞而降低 生產(chǎn)效率。
在美國專利號US: 6280880中介紹用氮氣和氧氣作為載體， 然后在其中加入1-5%的氟氣，然后在30-38%的氫氧化鉀溶液中處 理聚苯硫醚纖維或聚苯硫醚砜纖維，得到纖維表面含氟為0.01-0. 2%的經(jīng)過處理后的纖維。用該方法處理纖維后只是提高了纖維的 耐化學品的能力，并不會提高纖維的氧指數(shù)和耐高溫的能力。
在美國專利號US:5030509中介紹了對聚丙烯晴纖維進行表面 涂層的處理方法，經(jīng)過對該種纖維進行表面涂層處理后，提高纖維 的氧指數(shù)和耐高溫的能力。
到目前為止，未見具體制造聚本硫醚纖維表面涂層使之提高纖 維高溫強度保持率的相關報道。
本發(fā)明的目的是研究一種在聚苯硫醚纖維表面涂敷無機強化層 的工藝方法，解決聚苯硫醚纖維在較高溫度下會出現(xiàn)的問題，如其
機械性能降低，同時纖維耐高溫能力得到提高，可以在較長(200小 時以上，甚至更長的時間)的時間內(nèi)保持在溫度為200-265t:的環(huán)境 中，其聚苯硫醚纖維力學性能基本保持不變。

發(fā)明內(nèi)容
聚苯硫醚纖維表面涂敷無機強化層的工藝方法，采用硫化鈉與對 二氯苯為原料合成之聚苯硫醚樹脂;將所述樹脂采用熔融紡絲紡織成
纖維原絲；纖維原絲進行熱牽伸處理成成品纖維；再將成品纖維浸漬 預涂敷，浸漬涂料采用異丙醇液，含有成膜物質(zhì)乳酸鈦，三乙醇胺鈦， 乙酰丙酮鋁、丁氧醇鋯，正丙醇鋯中之一；經(jīng)20GC的空氣干燥后在 溫度為600-760GC常壓下熱處理使聚苯硫醚纖維表面獲得厚度為 1-100微米無機強化層。
在發(fā)明中使用的成膜工藝是把聚苯硫醚成品纖維從3個或5個 長3-6m裝有成膜物質(zhì)的溶液槽中以0.1-0.6m/min的速度浸漬纖維， 從而使纖維通過3個或5個溶液槽的時間不低15min，然后將浸漬有 成膜物質(zhì)的聚苯硫醚纖維在圓柱形或平板形電加熱器600-76()GC的溫 度下進行熱處理，同時不低于5秒(s)，得到在聚苯硫醚纖維表面涂 覆有無機強化層的聚苯硫醚纖維。
經(jīng)過這樣處理后的聚苯硫醚纖維經(jīng)過檢驗其耐高溫的程度提高 了很多，在200-26(TC的高溫下，使用200小時后，其纖維強度保持 率在90%左右，如果保持這樣高溫度的情況下，可以提高其氧指數(shù)可 高達50，甚至更高一些。
本發(fā)明的熱處理器是圓柱形或平板形的電加熱器，根據(jù)涂層的需 要可以串聯(lián)多臺加熱器。以保證聚苯硫醚纖維在加熱器里的處理時 間。
本發(fā)明中構成膜的物質(zhì)包括Ti02、 Zr02、 Al20:,jfh金屬鈦、鋯、 鋁的金屬醇化物，像四丁醇鈦，四異丁醇鈦，丁氧醇鋯，正丙醇氧鋯 及它們的齊聚物及金屬螯合物，像四乙酰丙酮鈦，乙基-乙酰乙酸鈦， 辛基醇鈦，乳酸鈦，三乙醇胺鈦，乙酰丙酮鋁及其齊聚物等在浸潤或 是-噴涂的方法中使用這些物質(zhì)的任何一種溶液，構成膜的物質(zhì)Zr02、 A1A和Ti02最好。本發(fā)明的熱處理階段，形成一層高致密度的無機 化合物薄膜。
在這里值得一提的是含鈦、鋯、鋁的化合物，在76(TC熱處理時 間不能夠高于15分鐘，當溫度越高處理時間肯定會降低很多，但是會 造成聚苯硫醚纖維有一定程度的斷裂，因此掌握適當?shù)臏囟群颓‘數(shù)?時間是非常重要的。
本發(fā)明得到的聚苯硫醚纖維的檢測方法與一般纖維的檢測方法 一致。聚苯硫醚纖維表面的涂層厚度的檢測是用單根纖維來測量的。


附圖l:是聚苯硫醚纖維浸漬工藝流程 附圖2:是聚苯硫醚纖維浸漬后的熱處理工藝流程 附圖3:各實施例聚苯硫醚纖維的性能特征數(shù)據(jù)表
具體實施例方式
圖1表示的是聚苯硫醚纖維從船形槽的前端(或左端)壓輥牽引 進入船形槽，在經(jīng)過船形槽的五根壓輥，使纖維能夠很好地浸漬在溶 液中，然后從船形槽的后端(或右端)出槽，再經(jīng)過后端的壓輥，輸 送到熱處理工序。
圖2表示的是經(jīng)過浸漬溶液的聚苯硫醚纖維輸入加熱的圓柱形 電爐或平板電加熱器進行熱處理。 實施例1:
用乳酸鈦含量為3.5%wt的異丙醇溶液，采用附圖1的浸漬工藝 流程浸漬15min，先通過2(TC的空氣干燥，在輸送將進入600°C的圓 柱形電加熱爐熱處理15秒(s)，這樣聚苯硫醚纖維就涂上了一層二 氧化鈦膜，因此涂抹處理前后聚苯硫醚的結構和性質(zhì)在附圖3的表中 表示出來。
實施例2:
用三乙醇胺鈦含量為0.5%wt的異丙醇溶液，采用附圖1的浸漬 工藝流程浸漬120min，先通過2(TC的空氣干燥，在輸送將進入620 。C的圓柱形電加熱爐熱處理12s，這樣聚苯硫醚纖維就涂上了一層二 氧化鈦膜，因此涂抹處理前后聚苯硫醚的結構和性質(zhì)在附圖3的表中 表示出來。
實施例3:
用丁氧醇鋯含量為3.5%wt的異丙醇溶液，采用圖1的浸漬工藝 流程浸漬15min，先通過2(TC的空氣干燥，再輸送將進入685"C的圓 柱形電加熱爐熱處理10s，這樣聚苯硫醚纖維就涂上了一層二氧化鋯
膜，因此涂抹處理前后聚苯硫醚的結構和性質(zhì)在附圖3的表中表示出 來。
實施例4:
用正丙醇鋯含量為0.5%wt的異丙醇溶液，采用附圖1的浸漬工 藝流程浸漬120min，先通過2(TC的空氣干燥，在輸送將進入720C 的圓柱形電加熱爐熱處理10s，這樣聚苯硫醚纖維就涂上了一層二氧 化鋯膜，因此涂抹處理前后聚苯硫醚的結構和性質(zhì)在附圖3的表中表 示出來。
實施例5:
用乙酰丙酮鋁含量為3.5%wt的異丙醇溶液，采用附圖1的浸漬 工藝流程浸漬15min，先通過2(TC的空氣干燥，在輸送將進入760°C 的圓柱形電加熱爐熱處理5s，這樣聚苯硫醚纖維就涂上了一層三氧化 二鋁膜，因此涂抹處理前后聚苯硫醚的結構和性質(zhì)在附圖3的表中表 示出來。
以上是利用聚苯硫醚纖維長絲來處理的，如果處理短纖維時，以 上溶液的配制方法和濃度不會有任何變化，但是，浸漬工藝流程中不 再采用連續(xù)工藝流程，只能采用間歇的方式將聚苯硫醚短纖維浸泡在 配制好的溶液中，同樣采用空氣干燥，熱處理只能采用平板式電加熱 器來熱處理纖維。其結果也和處理長絲的性能特征差不多。
另需指出的是，本發(fā)明的方法不限于所列實施例的狹小范圍，其 成膜物質(zhì)的選用可為含硅、鈦、鋁、鎢、硼、鎬、鍺、鉭的氧化物、 氮化物、碳化物、硼酸鹽、硅酸鹽膜。
權利要求
1、聚苯硫醚纖維表面涂敷無機強化層的工藝方法，采用硫化鈉與對二氯苯為原料合成后經(jīng)熔融紡絲紡織得到的聚苯硫醚纖維原絲；纖維原絲進行熱牽伸處理成成品纖維；再將成品纖維浸漬預涂敷，浸漬涂料采用異丙醇液，含有成膜物質(zhì)乳酸鈦，三乙醇胺鈦，乙酰丙酮鋁、丁氧醇鋯，正丙醇鋯中之一；經(jīng)20℃的空氣干燥后在溫度為600-760℃常壓下熱處理使聚苯硫醚纖維表面獲得厚度為1-100微米無機強化層。
2、 根據(jù)權利要求1所述之聚苯硫醚纖維表面涂敷無機強化層的工藝 方法，其特征在于，所述涂敷涂層工藝纖維在有成膜物質(zhì)的溶液槽 中浸漬15-120分鐘。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述之聚苯硫醚纖維表面涂敷涂層的制造方 法，其特征在于所述浸漬聚苯硫醚纖維的浸漬涂料中成膜物質(zhì)濃度為 0.5-3.5%wt。
4、 根據(jù)權利要求1或2所述之聚苯硫醚纖維表面涂敷無機強化層的 工藝方法，其特征在于，所述涂層熱處理時間一般為5-15秒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚苯硫醚纖維表面涂敷無機強化層的工藝方法，采用硫化鈉與對二氯苯為原料合成后經(jīng)熔融紡絲紡織得到的聚苯硫醚纖維原絲；纖維原絲進行熱牽伸處理成成品纖維；再將成品纖維浸漬預涂敷，浸漬涂料采用異丙醇液，含有成膜物質(zhì)乳酸鈦，三乙醇胺鈦，乙酰丙酮鋁、丁氧醇鋯，正丙醇鋯中之一；經(jīng)20℃的空氣干燥后，在溫度為600-760℃常壓下熱處理使聚苯硫醚纖維表面獲得厚度為1-100微米無機強化層，得到表面具有無機強化層的聚苯硫醚復合纖維。采用本發(fā)明的方法得到聚苯硫醚復合纖維具有較高的高溫強度保持率，尤其適合作為專業(yè)用于火力發(fā)電、垃圾焚燒爐、化工過濾等專業(yè)過濾材料。
文檔編號D06M11/00GK101363189SQ200710049680
公開日2009年2月11日 申請日期2007年8月6日 優(yōu)先權日2007年8月6日
發(fā)明者余大海, 劉文良 申請人:四川得陽化學有限公司