專(zhuān)利名稱(chēng)：一種耐高溫耐腐蝕的皮芯型復(fù)合纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐高溫耐腐蝕纖維，特別是一種具有皮芯結(jié)構(gòu)的耐高溫、耐腐蝕、 高強(qiáng)度復(fù)合纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
PPS (聚苯硫醚)是一種高性能熱塑性樹(shù)脂，具有優(yōu)良的耐高溫、耐腐蝕、均衡的物理機(jī)械性能和極好的尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。它具有突出的化學(xué)穩(wěn)定性和出色的耐高溫性，在高溫下放置于不同的無(wú)機(jī)試機(jī)中一周后可保持其原有的拉伸強(qiáng)度。PPS纖維織物可長(zhǎng)期地暴露在高溫酸性環(huán)境中使用，并且是能耐磨損的少數(shù)幾種纖維之一，過(guò)濾效率高，使用壽命長(zhǎng)，是理想的耐高溫和耐腐蝕過(guò)濾材料。如申請(qǐng)?zhí)枮?00410096068 “一種線(xiàn)性高分子聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法”的中國(guó)專(zhuān)利采用單組份PPS紡制的纖維，可作為耐高溫過(guò)濾材料，但其強(qiáng)度一般，且價(jià)格昂貴，極大的限制了其在民用工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。為了降低過(guò)濾材料的成本，申請(qǐng)?zhí)枮?00610117544的中國(guó)專(zhuān)利“一種復(fù)合纖維及其制備方法”和申請(qǐng)?zhí)枮?007100似835的中國(guó)專(zhuān)利“一種偏芯雙組份復(fù)合纖維及其制備方法”分別公布了一種以PPS (聚苯硫醚)為皮層，以PET (聚酯)、PBT、PA6(聚酰胺)或 PA66(聚酰胺)為芯層的同心皮芯型復(fù)合纖維和偏心皮芯型復(fù)合纖維。此類(lèi)復(fù)合纖維的芯層材料為不具有耐熱性的聚酯或聚酰胺，作為過(guò)濾材料使用時(shí)在高溫的環(huán)境會(huì)將其迅速熱解，且后一種復(fù)合纖維的偏芯結(jié)構(gòu)導(dǎo)致芯層部分外露更會(huì)被加速熱解及腐蝕，使本身強(qiáng)度尚可的復(fù)合纖維的力學(xué)性能大大下降，其斷裂強(qiáng)度可低至約1. 05cN/dteX，而纖維的過(guò)濾作用會(huì)使粉塵等雜質(zhì)附在纖維上而進(jìn)一步增加纖維的負(fù)擔(dān)，短時(shí)間使用后即可使纖維發(fā)生斷裂而損壞，導(dǎo)致此類(lèi)復(fù)合纖維失去可用性。PPA(聚鄰苯二甲酰胺)，具有極高的抗拉強(qiáng)度和彎曲模量，耐高溫性、耐化學(xué)品腐蝕性、優(yōu)秀的尺寸穩(wěn)定性和適中的成本。在高溫高濕的狀態(tài)下，PPA的抗拉強(qiáng)度和彎曲模量比尼龍高20 %，可抗長(zhǎng)時(shí)間的拉伸蠕變。它優(yōu)秀的熱氧化穩(wěn)定性使其能耐長(zhǎng)期高溫作用，在溫度為200°C的條件下，可使用20000h。PPA樹(shù)脂雖然具有一定的耐化學(xué)腐蝕性，但在強(qiáng)的酸性和強(qiáng)氧化環(huán)境中會(huì)被腐蝕，限制了它在高溫酸性過(guò)濾領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明通過(guò)雙組份復(fù)合紡絲制備了以PPS為皮層，以PPA為芯層的皮芯型復(fù)合纖維。紡絲級(jí)PPS、PPA樹(shù)脂的各項(xiàng)性能指標(biāo)如下表所示。從表中可以看出，紡絲級(jí)PPS與PPA 具有同樣優(yōu)異的熱性能，以PPA為芯層，解決了聚酯與聚酰胺作為芯層材料時(shí)因高溫?zé)峤鈱?dǎo)致的力學(xué)性能喪失的問(wèn)題，而皮層的PPS同時(shí)具有耐酸堿性，會(huì)將芯層完全包裹從而保護(hù)PPA不被腐蝕，芯層PPA具有優(yōu)秀的強(qiáng)度及韌性，其斷裂強(qiáng)度比PPS高約60%，因此所紡制的復(fù)合纖維具有耐高溫、耐腐蝕和高強(qiáng)度等特性；而PPA適中的價(jià)格，使利用它紡制復(fù)合纖維的相較于純組份PPS纖維可節(jié)省高達(dá)50%以上的成本。表1紡絲級(jí)PPS、PPA樹(shù)脂性能指標(biāo)CN 102534832 A
樹(shù)脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度連續(xù)使用賄熱變形溫度斷裂強(qiáng)度(TC)(O)(O)(TC)CcN/dtex)PPS280-29090190-240260-2802.65-4.20PPA310-320135180-2003004.70-6.30

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度的皮芯型復(fù)合纖維的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案通過(guò)以下方式達(dá)到將紡絲級(jí)PPS切片、PPA切片干燥后，分別輸入皮層螺桿擠出機(jī)和芯層螺桿擠出機(jī)，其中皮層與芯層的重量比為(10 90) (90 10)，計(jì)量泵分別計(jì)量后輸入雙組份紡絲復(fù)合箱體(紡絲溫度320 340°C )，經(jīng)由皮芯型噴絲板擠出后，環(huán)吹風(fēng)冷卻上油，經(jīng)下列后處理工藝分別得到長(zhǎng)絲或短纖維長(zhǎng)絲纖維經(jīng)卷繞(速度800 1500m/min)后進(jìn)行牽伸，第一加熱盤(pán)溫度為140 160°C，牽伸倍數(shù)為1. 1 1. 6倍，第二加熱箱溫度為180 230°C，牽伸倍數(shù)為3. 0 5. 0 倍，牽伸速度300 900m/min，制得皮芯型PPS/PPA長(zhǎng)絲。短纖維絲束卷繞(速度400 1500m/min)后落桶、集束，再經(jīng)一級(jí)牽伸(牽伸溫度130 150°C，牽伸倍數(shù)3 4倍)及二級(jí)牽伸(牽伸溫度160 180°C，牽伸倍數(shù)1. 0 1.3倍)，牽伸速度550 750m/min，再經(jīng)卷曲、松弛熱定型(溫度100 180°C )后切斷、 打包，制得皮芯型PPS/PPA短纖維。本發(fā)明所制備的皮芯結(jié)構(gòu)的PPS/PPA復(fù)合纖維，具有高強(qiáng)度，耐高溫、耐酸堿的特性，其有益效果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面1)低成本；由于PPA適中的價(jià)格，PPS/PPA復(fù)合纖維的相較于純組份PPS纖維可節(jié)省高達(dá) 50%的成本。2)高強(qiáng)度；PPA優(yōu)秀的強(qiáng)度及韌性使利用它所紡制的PPS/PPA復(fù)合纖維比純組份PPS纖維可提高48%的強(qiáng)度，并且此復(fù)合纖維在高溫酸性的環(huán)境下使用時(shí)，仍可保持原有的拉伸強(qiáng)度， 從而拓展了材料的應(yīng)用范圍，提高了材料反復(fù)使用次數(shù)及使用時(shí)間。3)耐高溫，耐酸堿；選用耐高溫、耐酸堿和耐磨等特性的PPS作為皮層材料，而復(fù)合纖維特有的皮芯結(jié)構(gòu)，可保證芯層同樣具有優(yōu)秀耐高溫性能的PPA材料在酸性的環(huán)境下不被腐蝕，使復(fù)合纖維同時(shí)具有耐高溫性和耐酸堿性，在燃煤鍋爐、垃圾焚燒爐、鋼廠(chǎng)、電廠(chǎng)粉煤灰等環(huán)境復(fù)雜的高溫酸性領(lǐng)域作為過(guò)濾材料使用時(shí)，仍可長(zhǎng)期保持其原有的力學(xué)性能，復(fù)合纖維具備可長(zhǎng)期使用性。
具體實(shí)施方案通過(guò)以下實(shí)施例將有助于理解本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的范圍。應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明所作的各種等價(jià)修改同樣屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1將紡絲級(jí)PPS切片、PPA切片干燥后，分別輸入皮層螺桿擠出機(jī)和芯層螺桿擠出機(jī)，其中皮層與芯層的重量比為50 50，計(jì)量泵分別計(jì)量后輸入雙組份紡絲復(fù)合箱體(紡絲溫度335°C )，經(jīng)由皮芯型噴絲板擠出后，環(huán)吹風(fēng)冷卻上油，纖維經(jīng)卷繞(速度1500m/ min)后進(jìn)行牽伸定型，一級(jí)牽伸(牽伸溫度150°C，牽伸倍數(shù)1.2倍)，二級(jí)牽伸(牽伸溫度 190°C，牽伸倍數(shù)4倍)，牽伸速度400m/min，制得斷裂強(qiáng)度為4. 48cN/dtex的800D的皮芯型PPS/PPA長(zhǎng)絲。實(shí)施例2將紡絲級(jí)PPS切片、PPA切片干燥后，分別輸入皮層螺桿擠出機(jī)和芯層螺桿擠出機(jī)，其中皮層與芯層的重量比為10 90，計(jì)量泵分別計(jì)量后輸入雙組份紡絲復(fù)合箱體(紡絲溫度340°C )，經(jīng)由皮芯型噴絲板擠出后，吹風(fēng)冷卻上油，卷繞(速度SOOm/min)后落桶、 集束，再經(jīng)一級(jí)牽伸(牽伸溫度1401，牽伸倍數(shù)3.5倍)及二級(jí)牽伸(牽伸溫度180°C， 牽伸倍數(shù)1. 2倍)，牽伸速度750m/min，經(jīng)卷曲、烘干、切斷、打包，制得斷裂強(qiáng)度為6. 55cN/ dtex的2. OD的皮芯型PPS/PPA短纖維。實(shí)施例3將紡絲級(jí)PPS切片、PPA切片干燥后，分別輸入皮層螺桿擠出機(jī)和芯層螺桿擠出機(jī)，其中皮層與芯層的重量比為90 10，計(jì)量泵分別計(jì)量后輸入雙組份紡絲復(fù)合箱體(紡絲溫度330°C)，經(jīng)由皮芯型噴絲板擠出后，吹風(fēng)冷卻上油，絲束卷繞(速度700m/min)后落桶，卷繞絲集束，再經(jīng)一級(jí)牽伸(牽伸溫度130°C，牽伸倍數(shù)3倍)及二級(jí)牽伸(牽伸溫度 160°C，牽伸倍數(shù)1. 1倍)，牽伸速度600m/min，經(jīng)卷曲、烘干、切斷、打包，制得斷裂強(qiáng)度為 4. 5cN/dtex的1. 5D的皮芯型PPS/PPA短纖維。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種皮芯結(jié)構(gòu)的耐高溫耐腐蝕纖維的制備方法，其特征在于使用兩臺(tái)螺桿擠出機(jī)分別給皮芯噴絲板組件供料，皮層為PPS (聚苯硫醚)，芯層為PPA (聚鄰苯二甲酰胺)，按一定比例熔融復(fù)合紡絲，并經(jīng)后處理工藝，制得皮芯型復(fù)合長(zhǎng)絲或短纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的一種皮芯結(jié)構(gòu)的耐高溫耐腐蝕纖維的制備方法，其特征在于 復(fù)合纖維為皮芯結(jié)構(gòu)，皮層的組分為PPS (聚苯硫醚)，芯層的組分為PPA(聚鄰苯二甲酰胺)。皮層與芯層的重量比為(10 90) (90 10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種皮芯結(jié)構(gòu)的耐高溫耐腐蝕纖維的制備方法，該方法使用兩臺(tái)螺桿擠出機(jī)分別給皮芯噴絲板組件供料，皮層為PPS(聚苯硫醚)，芯層為PPA(聚鄰苯二甲酰胺)，按一定比例熔融復(fù)合紡絲，并經(jīng)后處理工藝，制得皮芯型復(fù)合纖維。該復(fù)合纖維相比于純PPS組份過(guò)濾材料可節(jié)省高達(dá)50％的原料成本，且由于力學(xué)性能的提高，拓展了材料的應(yīng)用范圍，提高了材料使用次數(shù)及時(shí)間，其優(yōu)異的耐高溫、耐酸堿性和可長(zhǎng)期使用性使其在燃煤鍋爐、垃圾焚燒爐、鋼廠(chǎng)、電廠(chǎng)粉煤灰等環(huán)境復(fù)雜的高溫過(guò)濾領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)D01F8/16GK102534832SQ201110290579
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者張娜, 張欣, 趙茂成 申請(qǐng)人:上海貴達(dá)科技有限公司