專利名稱：：聚苯硫醚/聚酯合金纖維及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種聚苯硫醚/聚酯合金纖維及制備方法，所得纖維價(jià)廉物美，能大規(guī)模應(yīng)用于環(huán)保工業(yè)過濾材料，屬于化學(xué)纖維
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：現(xiàn)有治理污染的耐高溫過濾材料中主要合成纖維是聚酯(PET)纖維、聚酰胺(PA)纖維、芳砜綸纖維、PPS纖維以及普通PET(聚酯)和聚苯硫醚共混制備的纖維，它們的缺陷如下采用一般的PET(聚酯)或PA66(聚酰胺)或芳砜綸纖維制作無紡針制氈。其缺陷是不能長期適用于高溫、高濕、酸堿復(fù)雜多變的污染治理的綜合性需要。由于PPS具有良好的耐熱性、耐化學(xué)藥品性和極佳的阻燃效果，特別是在濕熱環(huán)境中，強(qiáng)度保持率在90%以上，在190。C高溫下可長期使用，極限氧指數(shù)LOI為34，電絕緣性優(yōu)良，具有很好的紡織加工性等優(yōu)點(diǎn)。因此PPS纖維被廣泛用作高溫、高濕、化學(xué)腐蝕等極其惡劣的環(huán)境條件下的過濾材料，可使過濾器材具有長壽命和高性能的特點(diǎn)。但是，纖維級PPS原料價(jià)格過于昂貴，并且使用過程中由于雜質(zhì)堵塞縮短了使用壽命，阻礙了單組分PPS纖維的大規(guī)模應(yīng)用，因此解決上述問題變得十分重要。采用PET(聚酯)和聚苯硫醚共混制備纖維，如專利申請?zhí)枮?00610096711.9的"大直徑高溫聚苯硫醚共混纖維"介紹的聚苯硫醚共混纖維，所采用的技術(shù)有以下不足或缺陷(1)所述聚酯為常規(guī)聚酯，耐熱性能不佳，不阻燃，高溫使用時(shí)易損環(huán)，使用壽命不長；(2)所采用的實(shí)施方法是將一定量的PPS和一定量的聚酯在340°C熔化后直接擠出成型，沒有經(jīng)過混合造粒工序，而是在紡絲時(shí)混合，這樣既不能將PPS與聚酯混合均勻，又會使生產(chǎn)效率大大下降。另外，34(TC的紡絲溫度,會使通用級聚酯發(fā)生劇烈的熱降解；(3)冷卻拉伸所得到的纖維截面直徑為0.2-0.3mm，直徑如此之大使纖維比表面積下降，大大降低了過濾效率。還有將PET與PPS復(fù)合紡成皮芯型纖維的專利如200610117544.1，但復(fù)合紡絲設(shè)備、工藝復(fù)雜，成本較高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種能達(dá)到更好的治理環(huán)境污染效果，使用壽命長，生產(chǎn)成本可大大降低的聚苯硫醚/聚酯合金纖維及制備方法。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種聚苯硫醚/聚酯共混纖維，其特征在于，由以下重量份原料組成聚苯硫醚(PPS)2095份、阻燃劑46份、助劑0.110份。所述的阻燃劑為聚酯PET;所述的助劑為硬脂酸鎂、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅。一種聚苯硫醚/聚酯共混纖維的制備方法，其特征在于，其步驟為步驟1.混前干燥將聚苯硫醚PPS及阻燃劑分別置于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)干燥，六小時(shí)內(nèi)升溫到70130°C;然后于70130。C保溫不少于六小時(shí)；隨后在一小時(shí)內(nèi)降溫70。C到以下，直至共混造粒時(shí)取出使用，兩種原料含水控制在40ppm以下；步驟2.混合造粒將聚苯硫醚PPS和所述阻燃劑和助劑混合10分鐘-15分鐘后輸入儲料筒，加入雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，雙螺桿擠出機(jī)混合造粒1至16區(qū)溫度分別是一區(qū)90120°C，二區(qū)120170°C，三區(qū)180220°C，四區(qū)220250°C，五區(qū)240270。C，六區(qū)250275。C，七區(qū)265280。C，八區(qū)270285°C，九區(qū)280290°C，十區(qū)285295°C，H^—區(qū)290300°C，十二區(qū)295305°C，十三區(qū)300310°C，十四區(qū)305315°C，十五區(qū)310320°C，十六區(qū)305310°C;步驟3.紡前干燥將上步所得粒料置于干燥用轉(zhuǎn)鼓，在70150°C干燥10小時(shí)-18小時(shí)，使粒料含水控制在40ppm以下；步驟4.紡絲將干燥后的粒料加入熔融紡絲機(jī)進(jìn)料口進(jìn)行紡絲操作。噴絲孔采用三葉形或Y字形等異形噴絲孔，也可用圓形噴絲孔；設(shè)置共混紡絲機(jī)的一區(qū)至六區(qū)的溫度如下一區(qū)50。C105。C，二區(qū)280。C305。C，三區(qū)295。C320。C，法蘭區(qū)285°C320°C，彎管區(qū)275。C315。C，紡絲區(qū)305°C-320°C，紡絲速度為5004000m/min，制得聚苯硫醚/聚酯長纖維絲束，集束于物料桶，集束總纖度2070萬dtex;步驟5.拉伸熱定型拉伸總倍率2.86.0倍；一級拉伸倍率2.84.0，拉伸溫度50125°C;二級拉伸倍率1.11.5倍，拉伸溫度100160°C;熱定型溫度I區(qū)115°C140。C，H區(qū)135。C160°C，HI區(qū)145。C155°C，應(yīng)100。C125°C，定型時(shí)間1545分鐘；切斷長度短纖維25mm以下，長纖維30115mm。所述的拉伸纖維的截面形狀為圓形或三角形、三葉形，Y字形，紡制成長纖維或短纖維。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、由于使用固相聚合得到的PET，且是阻燃型的，所以它的耐化學(xué)性、耐高溫性比常規(guī)PET要好得多，可以明顯提高使用壽命；同時(shí)添加劑的加入使PET與PPS加工時(shí)流動性提高，紡絲溫度下降，起到節(jié)能和降低生產(chǎn)成本作用；2、纖維表面的PET暴露于化學(xué)品、濕熱環(huán)境中，隨使用時(shí)間的延長，表面PET逐漸被腐蝕、水解或熱解，表面會產(chǎn)生微孔使比表面積增大，從而彌補(bǔ)由于粉塵堵塞所造成的過濾效率下降的缺陷，由此可以延長濾材使用壽命；3、該纖維截面為三葉形、Y字形，纖維比表面積比圓形截面纖維的比表面積要大得多，有利于提高過濾效率；4、采用雙組分共混紡絲，很明顯它比單組分PPS纖維可以降低成本，這為環(huán)境污染治理的大規(guī)模應(yīng)用奠定了價(jià)格基礎(chǔ)，有利于該過濾材料的廣泛應(yīng)用，能夠取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。因此，本發(fā)明的纖維可用作濕熱、化學(xué)腐蝕環(huán)境下的過濾材料，既可用作煙塵過濾材料(比如制成過濾袋)，如火力發(fā)電、煉鋼、垃圾焚燒處理等領(lǐng)域；也可用作液態(tài)過濾介質(zhì)(本纖維的針刺非織造布或機(jī)織物)，如造紙、印染、醫(yī)藥食品、有色金屬冶煉過程中的高溫污水處理材料。還可以加工成干燥機(jī)用帆布、縫紉線、各種防護(hù)布、耐熱衣料、剎車用摩擦片等。具體實(shí)施方式以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1將PPS(聚苯硫醚)及高黏度、阻燃型PET(聚酯)分別置于真空轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，六小時(shí)升溫到130。C;然后在13(TC保持六小時(shí)；隨后在一小時(shí)后降溫到70°C，直至共混造粒時(shí)取出使用。兩種原料含水控制在40ppm以下。將PPS與PET、硬脂酸鈣按質(zhì)量比80:19.9:0.1加入雙螺桿擠出機(jī)，雙螺桿擠出機(jī)混合造粒1至16區(qū)溫度分別是一區(qū)105。C二區(qū)170。C三區(qū)220。C四區(qū)250。C五區(qū)270。C六區(qū)272。C七區(qū)278。C八區(qū)285°C九區(qū)288°C十區(qū)293°CH^—區(qū)300°C十二區(qū)305°C十三區(qū)310°C十四區(qū)315°C十五區(qū)318°C十六區(qū)308。C，熔融混合均勻；然后擠出造粒，輸入儲料筒。將所得粒料置于上述混前干燥時(shí)用的真空干燥裝置，在150°C干燥12小時(shí)，使粒料含水控制在40ppm以下。將干燥后的粒料加入熔融紡絲機(jī)進(jìn)料口進(jìn)行紡絲操作。噴絲孔采用Y字形等異形噴絲孔。設(shè)置共混紡絲機(jī)的一區(qū)至六區(qū)的溫度如下一區(qū)95°C，二區(qū)295°C，三區(qū)320。C，法蘭區(qū)325。C，彎管區(qū)318。C，紡絲區(qū)310。C，紡絲速度為750m/min。拉伸熱定型處理拉伸總倍率4.2倍；一級拉伸倍率3.5，拉伸溫度125T;二級拉伸溫度154。C。熱定型溫度I區(qū)125。C，1I區(qū)160。C，III區(qū)150°C，薩120°C，定型時(shí)間30分鐘。測得強(qiáng)度、模量、斷裂伸長率，93°C、48%硫酸處理7天強(qiáng)度保持率和93。C、30%NaOH處理7天強(qiáng)度保持率見表1。實(shí)施例2實(shí)施方法同例一，只是把PPS與PET、添加劑質(zhì)量比改為70:29.9:0.1，共混造粒各區(qū)、紡絲各區(qū)、拉伸熱定型各區(qū)溫度同時(shí)下降5。C。測得強(qiáng)度、模量、斷裂伸長率，93°C、48%硫酸處理7天強(qiáng)度保持率和93°C、30%NaOH處理7天強(qiáng)度保持率見表l。實(shí)施例3實(shí)施方法同例一，只是把PPS與PET、添加劑的質(zhì)量比改為60:39.9:0.1，共混造粒各區(qū)、紡絲各區(qū)、拉伸熱定型各區(qū)溫度同時(shí)下降8。C。測得強(qiáng)度、模量、斷裂伸長率，93°C、48%硫酸處理7天強(qiáng)度保持率和93°C、30%NaOH處理7天強(qiáng)度保持率見表l。對照例實(shí)施方法同例一，只是用常規(guī)PET代替高黏度、阻燃型PET，共混造粒各區(qū)、紡絲各區(qū)、拉伸熱定型各區(qū)溫度同時(shí)下降1(TC。測得強(qiáng)度、模量、斷裂伸長率，93。C、48%硫酸處理7天強(qiáng)度保持率和93°C、30%Na0H處理7天強(qiáng)度保持率見表1。表l，四種實(shí)施方法所得纖維性能對照如下表共混纖維PPS含量抗張強(qiáng)度cN/dtex楊氏模量cN/dtex斷裂伸長率％93°C、48%硫酸處理7天強(qiáng)度保持率/%93。C、篇NaOH處理7天強(qiáng)度保持率/%<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>注表中以及上文中高分子量PET指由固相縮聚制備的、具有阻燃性、特性粘度為1.2的PET。權(quán)利要求1.一種聚苯硫醚/聚酯共混纖維，其特征在于，由以下重量份原料組成聚苯硫醚(PPS)20～95份、阻燃劑4～6份、助劑0.1～10份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯硫醚/聚酯共混纖維，其特征在于，所述的阻燃劑為聚酯PET。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯硫醚/聚酯共混纖維，其特征在于，所述的助劑為硬脂酸鎂、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯硫醚/聚酯共混纖維的制備方法，其特征在于，其步驟為步驟1.混前干燥將聚苯硫醚PPS及阻燃劑分別置于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)干燥，六小時(shí)內(nèi)升溫到70130°C;然后于7013(TC保溫不少于六小時(shí)；隨后在一小時(shí)內(nèi)降溫7(TC到以下，直至共混造粒時(shí)取出使用，兩種原料含水控制在40ppm以下；步驟2.混合造粒將聚苯硫醚PPS和所述阻燃劑和助劑混合10分鐘-15分鐘后輸入儲料筒，加入雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，雙螺桿擠出機(jī)混合造粒1至16區(qū)溫度分別是一區(qū)90120°C，二區(qū)120170°C，三區(qū)180220°C，四區(qū)220250°C，五區(qū)240270。C，六區(qū)250275。C，七區(qū)265280。C，八區(qū)270285°C，九區(qū)280290°C，十區(qū)285295°C，H^—區(qū)290300°C，十二區(qū)295305°C，十三區(qū)300310°C，十四區(qū)305315°C，十五區(qū)310320°C十六區(qū)305310°C;步驟3.紡前干燥將上步所得粒料置于干燥用轉(zhuǎn)鼓，在70150。C干燥10小時(shí)-18小時(shí)，使粒料含水控制在40ppm以下；步驟4.紡絲將干燥后的粒料加入熔融紡絲機(jī)進(jìn)料口進(jìn)行紡絲操作。噴絲孔采用三葉形或Y字形等異形噴絲孔，也可用圓形噴絲孔；設(shè)置共混紡絲機(jī)的一區(qū)至六區(qū)的溫度如下一區(qū)50。C105。C，二區(qū)280。C305。C，三區(qū)295。C320。C，法蘭區(qū)285°C320°C，彎管區(qū)275。C315。C，紡絲區(qū)305°C-320°C，紡絲速度為5004000m/min，制得聚苯硫醚/聚酯長纖維絲束，集束于物料桶，集束總纖度2070萬dtex;步驟5.拉伸熱定型拉伸總倍率2.86.0倍；一級拉伸倍率2.84.0，拉伸溫度50125°C;二級拉伸倍率1.11.5倍，拉伸溫度100160°C;熱定型溫度I區(qū)115°C140。C，n區(qū)135。C160。C，HI區(qū)145。C155°C，IV區(qū)100。C125°C，定型時(shí)間1545分鐘；切斷長度短纖維25mm以下，長纖維30115誦。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚苯硫醚/聚酯共混纖維，其特征在于，所述的拉伸纖維的截面形狀為圓形或三角形、三葉形，Y字形，紡制成長纖維或短纖維。全文摘要本發(fā)明涉及一種聚苯硫醚/聚酯共混纖維，其特征在于，由以下重量份原料組成聚苯硫醚PPS20～95份、阻燃劑4～6份、助劑0.1～10份。其制備步驟包括混前干燥，共混造粒，紡前干燥，紡絲，拉伸和熱定型。該纖維耐濕熱、耐化學(xué)腐蝕，力學(xué)性能優(yōu)良，紡織加工性好，成本較低，紡絲能耗相應(yīng)降低?？捎米鞴I(yè)過濾材料，可廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電、煉鋼、垃圾焚燒處理等領(lǐng)域的煙塵過濾和造紙、印染、醫(yī)藥食品、有色金屬冶煉過程中的高溫污水處理的熱腐蝕性液體過濾，甚至可作為阻燃的織物材料。文檔編號B01D39/04GK101392415SQ200810202209公開日2009年3月25日申請日期2008年11月4日優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日發(fā)明者倪建華,謙廖,徐佳妮,翼?xiàng)?王依民,陳少華申請人:東華大學(xué)