專利名稱：一種改善熔體流動性的聚苯硫醚纖維紡絲方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改善熔體流動性的聚苯硫醚纖維紡絲方法。
背景技術(shù)：
由于聚苯硫醚特殊的結(jié)構(gòu)，所加工得到的聚苯硫醚纖維具有優(yōu)異的阻燃性、耐熱性和耐化學(xué)腐蝕性，尤其適合在酸、堿、高溫等惡劣條件下使用，在高溫?zé)焿m過濾和電池隔膜等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
聚苯硫醚樹脂為熱塑性塑料，熔融溫度在285℃左右。日本專利JP2001-262439和中國專利CN1493449A、CN1876906A、CN1603466A均公開了聚苯硫醚纖維熔融紡絲加工方法和工藝，紡絲時(shí)熔體溫度較高，一般在295～330℃。高溫下聚苯硫醚樹脂中的微量殘留含鹵素單體或齊聚體容易發(fā)生交聯(lián)等副反應(yīng)，導(dǎo)致紡絲擠出壓力急劇上升，紡絲得到的聚苯硫醚纖維性能惡化，色澤不良。
和其他聚芳醚材料樹脂相比，雖然線型聚苯硫醚樹脂的熔融流動性較好，但由于其結(jié)構(gòu)特殊和紡絲熔體對流動性的要求很高。熔體流動性不良則容易造成纖維細(xì)度不勻和紡絲斷頭，紡絲得到的纖維力學(xué)性能顯著降低。因此，為解決聚苯硫醚樹脂的高溫流動性，中國專利CN1884640A公開了一種改善聚苯硫醚紡絲熔體流動性的方法，通過添加一定量的超支化低分子量聚苯硫醚，達(dá)到改善聚苯硫醚可紡性的效果。為降低聚苯硫醚樹脂的玻璃化溫度，美國專利US005888434A中使用聯(lián)苯、三聯(lián)苯及其衍生物等有毒性的溶劑作為增塑劑來降低聚苯硫醚樹脂的熔融溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改善熔體流動性的聚苯硫醚纖維紡絲方法，以降低紡絲熔體粘度，提高紡絲熔體的流動性，改善可紡性，同時(shí)不同程度降低紡絲溫度。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在聚苯硫醚紡絲之前加入脂肪酰胺類潤滑劑，加入脂肪酰胺類潤滑劑的重量為干燥的聚苯硫醚紡絲切片重量的0.1％-10％，紡絲用聚苯硫醚樹脂與所添加的脂肪酰胺的混合采用干燥狀態(tài)下的高混器混合或采用螺桿擠出機(jī)擠出造?；旌?。
聚苯硫醚樹脂與所添加的脂肪酰胺混合后進(jìn)入熔融紡絲階段，所采用的紡絲工藝為聚苯硫醚和脂肪酰胺混合后→喂料→螺桿擠出熔融→熔體計(jì)量泵噴絲板組件→絲條冷卻→卷繞→拉伸→熱定型→長絲或切斷成短纖。
所述的脂肪酰胺類潤滑劑為單脂肪酰胺或雙脂肪酰胺或單、雙脂肪酰胺的任意混合物。
所述的單脂肪酰胺為硬脂酰胺或芥酸酰胺。
所述的雙脂肪酸酰胺為乙撐雙脂肪酰胺或其衍生物N(2-羥乙基)乙撐雙脂肪酰胺。
所述的雙脂肪酰胺中的脂肪酸為硬脂酸、軟脂酸、月桂酸、油酸或其羥基化衍生物。
所選擇的脂肪酰胺類潤滑劑能夠有效降低聚苯硫醚紡絲熔體的粘度，改善熔體的流動性，提高聚苯硫醚纖維的可紡性。同時(shí)所選擇的脂肪酰胺類潤滑劑可以不同程度降低聚苯硫醚的紡絲溫度，降低能耗，降低聚苯硫醚在紡絲過程中的副反應(yīng)的發(fā)生。此外，所選擇的脂肪酰胺類潤滑劑和聚苯硫醚之間具有十分良好的相容性，避免紡絲過程中和使用過程中潤滑劑的析出，同時(shí)避免潤滑劑的加入對纖維力學(xué)性能的負(fù)面影響。
本發(fā)明具有的有益效果是用該方法進(jìn)行聚苯硫醚樹脂的熔融紡絲，得到紡絲斷頭少、細(xì)度均勻、強(qiáng)度高、韌性好、表面摩擦系數(shù)較低的聚苯硫醚纖維，同時(shí)可以不同程度降低紡絲溫度，降低能耗，避免聚苯硫醚的高溫交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明通過以下步驟進(jìn)行實(shí)施(1)將紡絲用聚苯硫醚樹脂和重量為干燥的聚苯硫醚樹脂的0.1％-10％的脂肪酰胺類潤滑劑進(jìn)行混合；(2)采用常規(guī)聚苯硫醚纖維熔融紡絲工藝進(jìn)行聚苯硫醚纖維的熔融紡絲。所采用的紡絲工藝為聚苯硫醚紡絲切片干燥→聚苯硫醚和脂肪酰胺混合→喂料→螺桿擠出熔融→熔體計(jì)量泵噴絲板組件→絲條冷卻→卷繞→拉伸→熱定型→長絲(或切斷成短纖)下面給出一些具體的實(shí)施例子，以對本發(fā)明內(nèi)容和實(shí)施方式作具體的進(jìn)一步描述，但本發(fā)明不僅限于這些具體例子。
另外，在實(shí)施例中，所測試指標(biāo)采用的儀器如下使用烏斯特條干儀測試絲條的細(xì)度不均勻度u％值，測試時(shí)絲條輸入速度150米/分鐘，測試時(shí)間2分鐘。采用長徑比為10∶1的毛細(xì)管流變儀測試聚苯硫醚和脂肪酰胺混合物的熔體粘度，剪切速率為1000s-1，溫度為300℃。采用INSTRON Model3344萬能強(qiáng)力機(jī)測試?yán)w維力學(xué)指標(biāo)(強(qiáng)度、伸長率)。
紡絲采用線型紡絲級聚苯硫醚樹脂，聚苯硫醚樹脂的重均分子量為5000，熔融指數(shù)為180g/10min。聚苯硫醚紡絲切片采用真空干燥器干燥，干燥溫度為150℃，干燥時(shí)間24小時(shí)。所添加的脂肪酰胺采用烘箱干燥，烘箱溫度70℃，干燥時(shí)間8小時(shí)。干燥后的聚苯硫醚切片和脂肪酰胺采用雙螺桿擠出機(jī)混合擠出造粒。
紡絲所采用的噴絲板孔數(shù)為36孔，噴絲孔孔徑0.3mm，噴絲孔長徑比2.3。初生絲卷繞速度500m/min，冷卻方式采用風(fēng)冷。采用雙區(qū)牽伸方式，一區(qū)牽伸溫度100℃，牽伸比2.0；二區(qū)牽伸溫度130℃，牽伸比2.5。熱定型溫度220℃。紡絲溫度290℃-320℃。
對比例不添加任何潤滑劑，紡絲溫度為320℃時(shí)，熔體粘度為230Pa.s，絲條細(xì)度不勻u％較大，達(dá)到1.3％。紡絲過程中48小時(shí)內(nèi)，出現(xiàn)單絲斷頭3次。經(jīng)過拉伸和熱定型之后得到的纖維細(xì)度為5.5dtex，強(qiáng)度3.0cN/dtex，斷裂伸長率為11％。
實(shí)施例1添加乙撐雙脂肪酰胺0.1％，紡絲溫度310℃時(shí)，測定的熔體粘度為220Pa.s，單絲細(xì)度不勻?yàn)?.1％。紡絲過程中48小時(shí)內(nèi)，出現(xiàn)單絲斷頭1次。經(jīng)過拉伸和熱定型之后得到的纖維細(xì)度為5.2dtex，強(qiáng)度為3.1cN/dtex，斷裂伸長為11.8％。通過該實(shí)施例可以看出，即使添加少量的雙脂肪酰胺，即可以在較對比例低的溫度下進(jìn)行紡絲，而且熔體粘度開始有所下降。紡絲過程中斷頭次數(shù)有所減小。而所得到的聚苯硫醚纖維的力學(xué)指標(biāo)也稍有提高。
實(shí)施例2添加芥酸酰胺1％，紡絲溫度300℃時(shí)，測定的熔體粘度為190Pa.s，單絲細(xì)度不勻?yàn)?.4％。紡絲過程中48小時(shí)內(nèi)，無單絲斷頭現(xiàn)象。經(jīng)過拉伸和熱定型之后得到的纖維細(xì)度為3.9dtex，強(qiáng)度為4.1cN/dtex，斷裂伸長為15％。
通過該實(shí)施例可以看出，添加1％的芥酸酰胺，即可以在較對比例更低的溫度下進(jìn)行紡絲，而且熔體粘度明顯下降，單絲細(xì)度不勻明顯下降。紡絲過程中斷頭次數(shù)明顯減小。而所得到的聚苯硫醚纖維的力學(xué)指標(biāo)也明顯提高。
實(shí)施例3添加N(2-羥乙基)乙撐雙脂肪酰胺5％，紡絲溫度290℃時(shí)，測定的熔體粘度為100Pa.s，單絲細(xì)度不勻?yàn)?.2％。紡絲過程中48小時(shí)內(nèi)，無單絲斷頭現(xiàn)象。經(jīng)過拉伸和熱定型之后得到的纖維細(xì)度為3.9dtex，強(qiáng)度為4.2cN/dtex，斷裂伸長為14％。
與實(shí)施例2對比可以看出，添加1％的雙脂肪酰胺，可以在較低的紡絲溫度290℃進(jìn)行順利紡絲，所得單絲細(xì)度不勻較小，而且紡絲順利，所得纖維力學(xué)指標(biāo)優(yōu)良。降低紡絲溫度不僅可以節(jié)約能源，還可以降低高溫下聚苯硫醚樹脂的副反應(yīng)發(fā)生，而且還為有效冷卻保證條件，提高纖維產(chǎn)量。
實(shí)施例4添加乙撐雙脂肪酰胺10％，紡絲溫度300℃時(shí)，測定的熔體粘度為90Pa.s，單絲細(xì)度不勻?yàn)?.8％。紡絲過程中48小時(shí)內(nèi)，出現(xiàn)單絲斷頭2次。經(jīng)過拉伸和熱定型之后得到的纖維細(xì)度為4.5dtex，強(qiáng)度為3.0cN/dtex，斷裂伸長為17％。
通過該實(shí)施例可以看出，添加10％的雙脂肪酰胺，熔體粘度明顯下降，但單絲細(xì)度不勻有所提高。紡絲過程中再次出現(xiàn)斷頭現(xiàn)象。所得到的聚苯硫醚纖維的強(qiáng)度開始下降。
實(shí)施例5添加N(2-羥乙基)乙撐雙脂肪酰胺(干燥聚苯硫醚紡絲切片的1％)和芥酸酰胺(干燥聚苯硫醚紡絲切片的1％)的混合物，紡絲溫度300℃時(shí)，測定的熔體粘度為140Pa.s，單絲細(xì)度不勻?yàn)?.2％。紡絲過程中48小時(shí)內(nèi)，無單絲斷頭出現(xiàn)。經(jīng)過拉伸和熱定型之后得到的纖維細(xì)度為3.8dtex，強(qiáng)度為4.3cN/dtex，斷裂伸長為17％。
通過該實(shí)施例可以看出，通過添加適量的單脂肪酰胺和雙脂肪酰胺混合物，也可以在較對比例低的溫度下進(jìn)行紡絲，而且熔體粘度下降明顯，紡絲過程中斷頭次數(shù)明顯減小。所得到的聚苯硫醚纖維的力學(xué)指標(biāo)明顯提高。
權(quán)利要求
1.一種改善熔體流動性的聚苯硫醚纖維紡絲方法，其特征在于在聚苯硫醚紡絲之前加入脂肪酰胺類潤滑劑，加入脂肪酰胺類潤滑劑的重量為干燥的聚苯硫醚紡絲切片重量的0.1％-10％，紡絲用聚苯硫醚樹脂與所添加的脂肪酰胺的混合采用干燥狀態(tài)下的高混器混合或采用螺桿擠出機(jī)擠出造粒混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善熔體流動性的聚苯硫醚纖維紡絲方法，其特征在于聚苯硫醚樹脂與所添加的脂肪酰胺混合后進(jìn)入熔融紡絲階段，所采用的紡絲工藝為聚苯硫醚和脂肪酰胺混合后→喂料→螺桿擠出熔融→熔體計(jì)量泵噴絲板組件→絲條冷卻→卷繞→拉伸→熱定型→長絲或切斷成短纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善熔體流動性的聚苯硫醚纖維紡絲方法，其特征在于所述的脂肪酰胺類潤滑劑為單脂肪酰胺或雙脂肪酰胺或單、雙脂肪酰胺的任意混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改善熔體流動性的聚苯硫醚纖維紡絲方法，其特征在于所述的單脂肪酰胺為硬脂酰胺或芥酸酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改善熔體流動性的聚苯硫醚纖維紡絲方法，其特征在于所述的雙脂肪酸酰胺為乙撐雙脂肪酰胺或其衍生物N(2-羥乙基)乙撐雙脂肪酰胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的一種改善熔體流動性的聚苯硫醚纖維紡絲方法，其特征在于所述的雙脂肪酰胺中的脂肪酸為硬脂酸、軟脂酸、月桂酸、油酸或其羥基化衍生物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改善熔體流動性的聚苯硫醚纖維紡絲方法。在聚苯硫醚紡絲之前加入脂肪酰胺類潤滑劑，加入脂肪酰胺類潤滑劑的重量為干燥的聚苯硫醚紡絲切片重量的0.1％－10％，之后按照常規(guī)聚苯硫醚熔融紡絲工藝進(jìn)行紡絲。用該方法進(jìn)行聚苯硫醚樹脂的熔融紡絲，得到紡絲斷頭少、細(xì)度均勻、強(qiáng)度高、韌性好、表面摩擦系數(shù)較低的聚苯硫醚纖維，同時(shí)可以不同程度降低紡絲溫度，降低能耗，避免聚苯硫醚的高溫交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生。
文檔編號D01D5/10GK101024906SQ20071006732
公開日2007年8月29日 申請日期2007年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月12日
發(fā)明者張華鵬, 郭玉海, 陳建勇, 馮新星 申請人:浙江理工大學(xué)