一種具有自熄性和無(wú)熔滴的pps纖維的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及PPS纖維的制備技術(shù)，具體為一種具有自熄性和無(wú)熔滴的PPS纖維的制備方法。該方法是利用氧化劑將聚苯硫醚纖維表面硫原子(S)部分氧化為砜(SO2)，生成的選擇性氧化的PPS纖維具有無(wú)熔滴和抗蠕變的特征。
【背景技術(shù)】
[0002]聚苯硫醚(簡(jiǎn)稱PPS)是以苯環(huán)在對(duì)為上鏈接硫原子而形成的剛性主鏈，結(jié)構(gòu)上由于有大量η鍵的存在，所以其性能較穩(wěn)定。PPS纖維的最大特點(diǎn)就是在較高溫和極其惡劣的工作環(huán)境下長(zhǎng)期使用，主要用于熱過(guò)濾材料。隨著高技術(shù)研究和應(yīng)用的發(fā)展，人們對(duì)耐高溫材料提出了更高的要求。PPS纖維的使用溫度為180°C左右，工廠排放的尾氣溫度往往達(dá)到190-220°c，在這種高溫環(huán)境下纖維蠕變導(dǎo)致織物收縮，且造成PPS纖維力學(xué)性能降低和壽命減少。PPS屬于中高段過(guò)濾材料，且不耐氧化，開(kāi)發(fā)PPS為基體的耐高溫和抗氧化的纖維，使其耐高溫等級(jí)達(dá)到高溫段，可在280-300°C長(zhǎng)期使用。由于PPS玻璃化溫度和熔點(diǎn)都不是很高，導(dǎo)致該種纖維容易蠕變和易熔滴，如果將改性PPS的玻璃化溫度提高到300°C以上，將完全實(shí)現(xiàn)無(wú)熔滴和無(wú)蠕變的PPS耐高溫纖維的制備。這種改性纖維可廣泛用作防護(hù)用品，如消防服、爐前工作服、電焊工作服、特種軍服、防火氈、防火簾和防火手套等。
[0003]在保持PPS其優(yōu)異性能的同時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行改性。共混是彌補(bǔ)PPS缺陷最有效和最簡(jiǎn)單的方法之一。通過(guò)改性的方式，克服PPS纖維的上述缺點(diǎn)，提高PPS纖維的綜合性能。通常采用聚酰胺、聚烯烴、聚四氟乙烯等共聚物進(jìn)行共混紡絲，及在PPS樹(shù)脂中添加碳酸鈣、納米蒙脫土、碳納米管、二氧化硅或有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合抗氧劑等填充料對(duì)PPS纖維進(jìn)行改性。與PPS纖維相比，PPS/Si02纖維力學(xué)性能提高，耐熱溫度能提高50°C。另一方面，由于Si02/PPS纖維在受熱后結(jié)晶度增加，使得PPS聚集態(tài)結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，因此其熱收縮率大幅度減小。PPS纖維表面改性也是提升其性能的重要手段，將PTFE分散液應(yīng)用到PPS濾料的后整理中，使PTFE在纖維上形成被覆，對(duì)濾料起到保護(hù)作用，阻隔氧化性和腐蝕性物質(zhì)對(duì)濾料的損害，提尚濾料的性能，使濾料擁有更好的過(guò)濾效率，更易清灰，并且延長(zhǎng)使用壽命。利用溶膠-凝膠法在常規(guī)PPS纖維的表面涂覆了以Si02、SiC、BN和T12等陶瓷材料為主體的保護(hù)層，可有效延長(zhǎng)纖維在高溫富氧條件下的使用時(shí)間，可進(jìn)一步提高纖維的阻燃、耐酸、耐氧化以及耐高溫等性能。此外，利用等離子處理技術(shù)也能對(duì)PPS纖維進(jìn)行表面改性。但是目前的改性方法工藝較復(fù)雜、難控制，成本也相對(duì)較高，不利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種具有自熄性和無(wú)熔滴的PPS纖維的制備方法，該制備方法以純聚苯硫醚纖維為原料，將其浸漬于氧化劑溶液中，通過(guò)選擇氧化劑種類，控制浸漬溫度和浸漬時(shí)間，調(diào)控纖維表面硫原子的氧化程度，反應(yīng)完畢通過(guò)溶劑分離，并將PPS纖維洗滌和干燥。該制備方法簡(jiǎn)單易行，省去了復(fù)雜的纖維改性的方法，所制備的PPS纖維的抗氧化、耐高溫、抗蠕變和抗熔滴等性能大大提高。
[0005]本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，提供一種具有自熄性和無(wú)熔滴的PPS纖維的制備方法，其特征在于所述制備方法包括以下步驟:
[0006](I)配置氧化劑溶液:將氧化劑溶解或分散于溶劑中，形成質(zhì)量濃度為0.5-40被％的氧化劑溶液；
[0007](2)浸漬洗滌干燥:將PPS纖維浸漬于氧化劑溶液中，PPS纖維的質(zhì)量占PPS纖維和氧化劑溶液總質(zhì)量的10-40wt%，浸漬溫度為60-140°C，浸漬時(shí)間為10min_12h ;通過(guò)溶劑分離，洗滌和干燥的步驟，真空干燥溫度為60-180°C，干燥時(shí)間為l_48h，得到具有自熄性和無(wú)熔滴的PPS纖維；
[0008]上述步驟(I)、(2)是在常壓至30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下反應(yīng)；
[0009]所述氧化劑為KMn04、K2Cr207、Mn02、FeCl3、HC10、H202、Na202、N02、HN03、03、過(guò)醋酸、過(guò)甲酸、過(guò)氧化二枯基、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化甲乙酮、過(guò)氧化環(huán)己酮、過(guò)氧化叔丁醇或過(guò)苯甲酸特丁酯的至少一種；
[0010]所述溶劑為水、苯、甲苯、酮類化合物、有機(jī)醇、酰胺化合物、二甲基亞砜、四氫呋喃、乙醚、二甲醚、環(huán)己烷、正己烷、有機(jī)酸或鹵代烴的至少一種。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于:
[0012]1.利用PPS纖維為原料，通過(guò)簡(jiǎn)單的溶液浸漬和表面氧化技術(shù)，將聚苯硫醚纖維表面部分硫原子⑶選擇性的部分氧化為砜(SO2)，制備了皮層為聚醚砜和芯層為PPS的復(fù)合纖維，PPS纖維外表面引入極性共軛基團(tuán)SO2，使其外表面成為非結(jié)晶性聚合物，這種表面選擇性氧化的PPS纖維彌補(bǔ)了 PPS玻璃化溫度和熔點(diǎn)溫度不高，韌性差和脆性大的缺點(diǎn)。
[0013]2、本方法制備的PPS纖維的玻璃化溫度高，高溫下纖維無(wú)熔滴和無(wú)蠕變現(xiàn)象發(fā)生，彌補(bǔ)了 PPS玻璃化溫度和熔點(diǎn)溫度不高、韌性差、脆性大、以及易產(chǎn)生靜電，單絲間抱合力差，絲條松散，摩擦系數(shù)大，無(wú)法進(jìn)行后加工的缺點(diǎn)。本方法制備的纖維具有較優(yōu)的抗蠕變和抗熔滴的特征，以及優(yōu)良的力學(xué)性能，通過(guò)改善PPS纖維表面的性能，提高其潤(rùn)濕性及粘結(jié)性，改善其導(dǎo)電性，從而減少纖維在加工過(guò)程中的毛絲、斷頭等，提高纖維的拉伸性能及后處理性能，使之能順利通過(guò)各道加工工序。該纖維可用于防護(hù)用品，如消防服、爐前工作服、電焊工作服、特種軍服、防火簾、防火氈和防火手套等?？捎糜诟叨诉^(guò)濾材料，如高溫?zé)煹莱龎m濾袋和化工濾布等。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明提供了一種具有自熄性和無(wú)熔滴的PPS纖維的制備方法，所述制備方法包括以下步驟:
[0015](I)配置氧化劑溶液:將氧化劑溶解或分散于溶劑中，形成質(zhì)量濃度為
0.5-40wt%的氧化劑溶液；優(yōu)選氧化劑溶液質(zhì)量濃度為5%?15%。
[0016](2)浸漬洗滌干燥:將PPS纖維浸漬于氧化劑溶液中，PPS纖維的質(zhì)量占PPS纖維和氧化劑溶液總質(zhì)量的10-40wt%，優(yōu)選質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15?25% ;浸漬溫度為60-140°C，優(yōu)選浸漬溫度為65?90°C ;浸漬時(shí)間為10min-12h，優(yōu)選浸漬時(shí)間為0.5?2h ;通過(guò)溶劑分離，洗滌和干燥的步驟，真空干燥溫度為60-180°C，優(yōu)選干燥溫度為80?120°C ;干燥時(shí)間為l_48h，優(yōu)選干燥時(shí)間為6?12h，得到具有自熄性和無(wú)熔滴的PPS纖維。
[0017]上述步驟(I)、(2)是在常壓至30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下反應(yīng)。
[0018]所述氧化劑為KMn04、K2Cr2O7^ Mn02、FeCl3、HC10、H202、Na202、N02、HN03、03、過(guò)醋酸、過(guò)甲酸、過(guò)氧化二枯基、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化甲乙酮、過(guò)氧化環(huán)己酮、過(guò)氧化叔丁醇或過(guò)苯甲酸特丁酯的至少一種。
[0019]所述溶劑為水、苯和甲苯等芳香溶劑、丙酮和丁酮等酮類化合物、甲醇和乙醇等有機(jī)醇、N，N- 二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮等酰胺化合物、二甲基亞砜、四氫呋喃、乙醚和二甲醚等烷基醚、環(huán)烷或芳基醚、環(huán)己烷和正己烷等烷烴、乙酸和甲酸等有機(jī)酸或四氯乙烷和氯仿等鹵代烴等，這些溶劑可以相互復(fù)配。
[0020]下面給出本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0021]實(shí)施例1
[0022]將3L 10% H2O2和500g PPS纖維(拉伸強(qiáng)度3.9CN/dt，斷裂伸長(zhǎng)率20% )、機(jī)械攪拌下加熱到60°C，然后保持10分鐘，利用200?400目鋼絲網(wǎng)過(guò)濾溶液，PPS纖維用去離子水分別洗3遍后，在140°C真空烘干12小時(shí)，即得到具有自熄性和無(wú)熔滴的PPS纖維。
[0023]所制制備的PPS纖維，表面22%的硫原子氧化為砜，