專利名稱：一種線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種高分子纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法，更特別的，是關(guān)于一種線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法。
背景技術(shù)：
聚苯硫醚(英文為PolyphenyleneSulfide，縮寫(xiě)為PPS)是70年代開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)的一種新型特種工程塑料，具有優(yōu)異性能。它是以苯環(huán)在對(duì)位上聯(lián)接硫原子而形成大分子剛性主鏈，聚合物結(jié)晶度較高，其結(jié)構(gòu)式為 密度1.34，熔點(diǎn)280℃，分解溫度大于400℃。如今隨著環(huán)保問(wèn)題的日益突出，市場(chǎng)上急需具有耐高溫、耐腐蝕性能的，即能在惡劣環(huán)境中使用的PPS纖維。
在PPS纖維成型加工方面，由于PPS樹(shù)脂是熱塑性材料，因此應(yīng)選擇熔融紡絲方法，而且對(duì)纖維加工技術(shù)中熔法與濕法比較，體系簡(jiǎn)單，成型快；PPS在200℃以下不溶于任何有機(jī)溶劑，更增加了濕法紡絲的難度，另外，濕法紡PPS纖維使用的溶劑、非溶劑多是不常用的溶劑，價(jià)格十分昂貴，因此采用熔融紡絲法是一種經(jīng)濟(jì)合理的方法。線性PPS樹(shù)脂具有熔點(diǎn)高、纖維紡絲溫度高和結(jié)晶度高等特點(diǎn)，對(duì)于熔融紡絲工藝技術(shù)其與傳統(tǒng)熱塑性纖維材料的紡絲工藝技術(shù)不同，具有獨(dú)特的性能。因此需在傳統(tǒng)熔融紡絲—拉伸工藝技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，確保PPS纖維的品質(zhì)指標(biāo)達(dá)到應(yīng)用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法，用該方法生產(chǎn)出的纖維具有斷裂強(qiáng)度高、斷裂伸長(zhǎng)低和熱穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。
本發(fā)明的這些以及其他目的將通過(guò)下列詳細(xì)描述和說(shuō)明來(lái)進(jìn)一步體現(xiàn)和闡述。
本發(fā)明的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法，包括高溫紡絲、延時(shí)加熱冷卻、固化成形、加熱慢速、多級(jí)拉伸和多級(jí)、多溫區(qū)加熱松弛/緊張熱定型步驟，其中所述的高溫紡絲的溫度為300-380℃，在距噴絲板下部0.1-10厘米處設(shè)置延時(shí)加熱冷卻裝置，所述的延時(shí)加熱冷卻裝置的加熱溫度為120-340℃，紡絲速度為800-2000米/分鐘。
進(jìn)一步的，在本發(fā)明的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法中，所述的高溫紡絲的溫度為300-340℃，在距噴絲板下部1-10厘米處設(shè)置延時(shí)加熱冷卻裝置，所述的延時(shí)加熱冷卻裝置的加熱溫度為150-300℃，紡絲速度為800-1500米/分鐘。
較好的是，在本發(fā)明的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法中，所述的高溫紡絲的溫度為300-340℃，在距噴絲板下部1-10厘米處設(shè)置延時(shí)加熱冷卻裝置，所述的延時(shí)加熱冷卻裝置的加熱溫度為160-200℃，紡絲速度為1000-1500米/分鐘。
在本發(fā)明的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法中，所述的固化成形步驟是在延時(shí)加熱冷卻裝置下部安裝環(huán)形吹風(fēng)設(shè)置，吹風(fēng)溫度為20-85℃，較好的是30-70℃，紡絲速度為850-1100米/分鐘。
在本發(fā)明的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法中，經(jīng)過(guò)環(huán)形吹風(fēng)固化成形后的聚苯硫醚纖維經(jīng)過(guò)上油、集束、落筒等工序，靜放平衡，供后道工序加工；聚苯硫醚樹(shù)脂在紡絲之前需要進(jìn)行預(yù)結(jié)晶和干燥處理，其預(yù)結(jié)晶溫度為90-160℃，干燥溫度為110-260℃，較好的是，預(yù)結(jié)晶溫度為110-140℃，干燥溫度為150-200℃。
在本發(fā)明的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法中，采用加熱慢速、多級(jí)拉伸步驟，所述的拉伸溫度為80-200℃。具體的，一道牽伸比為1-3，油浴/水浴溫度為80-120℃，二道牽伸比為0.5-2，過(guò)熱蒸汽溫度為120-200℃，三道牽伸比為0.1-1.5，過(guò)熱蒸汽溫度為140-200℃。較好的是，一道牽伸比為1.5-2.5，油浴/水浴溫度為90-110℃，二道牽伸比為1.0-1.5，過(guò)熱蒸汽溫度為140-180℃，三道牽伸比為0.5-1.0，過(guò)熱蒸汽溫度為160-190℃。
在本發(fā)明的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法中，采用多級(jí)、多溫區(qū)加熱松弛/緊張熱定型步驟，所述的定型溫度為120-240℃，牽伸速度為500-800米/分鐘。具體的，緊張熱定型溫度為120-220℃，卷曲溫度為120-240℃，松弛熱定型溫度120-220℃，牽伸速度為600-750米/分鐘。較好的是，緊張熱定型溫度為140-180℃，卷曲溫度為150-200℃，松弛熱定型溫度140-185℃，牽伸速度為650-750米/分鐘。
在本發(fā)明中，在PPS熔體絲條固化成纖維狀態(tài)過(guò)程中，采用PPS纖維高溫紡絲延時(shí)冷卻固化成形技術(shù)。在此技術(shù)中，在紡絲噴絲板下，設(shè)置絲條延時(shí)冷卻加熱裝置(所述的延時(shí)冷卻加熱裝置是一種加熱裝置，只要加熱溫度能達(dá)到上述要求的任何裝置均可以使用，如過(guò)熱蒸汽、油浴等)，使熔體絲條以熔體狀態(tài)通過(guò)該區(qū)域，并進(jìn)一步拉伸細(xì)化，延長(zhǎng)PPS熔體絲條冷卻固化時(shí)間，由此提高PPS纖維紡絲性能和PPS纖維機(jī)械性能；PPS纖維在拉伸后處理工藝技術(shù)中，采取在高于PPS玻璃化溫度條件下，PPS纖維加熱慢速、多級(jí)拉伸技術(shù)，使PPS大分子鏈取向趨于完善；采取多級(jí)、多溫區(qū)加熱松弛/緊張熱定型，提高PPS纖維結(jié)晶度。采用該工藝技術(shù)生產(chǎn)的PPS纖維具有斷裂強(qiáng)度高、斷裂伸長(zhǎng)低和熱穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。
四

圖1為線性高分子量聚苯硫醚(PPS)纖維熔融紡絲工藝技術(shù)簡(jiǎn)示圖。
圖2為線性高分子量聚苯硫醚(PPS)纖維拉伸熱定型工藝技術(shù)簡(jiǎn)示圖在圖1至圖2中，符號(hào)1代表料倉(cāng)1，符號(hào)2代表螺桿擠出機(jī)，符號(hào)3、3’代表螺桿擠出機(jī)和計(jì)量泵傳動(dòng)裝置，符號(hào)4代表紡絲箱體，符號(hào)5代表加熱延時(shí)冷卻裝置，符號(hào)6代表環(huán)形吹風(fēng)，符號(hào)7代表紡絲甬道，符號(hào)8代表上油輪，符號(hào)9代表導(dǎo)絲器，符號(hào)10代表繞絲輥，符號(hào)11代表總上油輪，符號(hào)12代表牽引輥，符號(hào)13代表喂入輪，符號(hào)14代表受絲筒，符號(hào)15代表總繞絲輥，符號(hào)16代表集束架、符號(hào)17代表導(dǎo)絲架、符號(hào)18代表八輥或九輥導(dǎo)絲機(jī)、符號(hào)19代表五輥(或七輥)牽伸機(jī)、符號(hào)20代表油浴/水浴加熱器、符號(hào)21代表五輥(或七輥)牽伸機(jī)、符號(hào)22代表過(guò)熱蒸汽加熱器、符號(hào)23代表五輥(或七輥)牽伸機(jī)、符號(hào)24代表過(guò)熱蒸汽加熱器、符號(hào)25代表五輥(或七輥)牽伸機(jī)、符號(hào)26代表緊張熱定型機(jī)、符號(hào)27代表油冷卻槽、符號(hào)28代表五輥(或七輥)牽伸機(jī)、符號(hào)29代表重疊架、符號(hào)30代表二輥牽引機(jī)、符號(hào)31代表張力架、符號(hào)32代表卷曲機(jī)、符號(hào)33代表皮帶輸送機(jī)、符號(hào)34代表松弛熱定型機(jī)、符號(hào)35代表捕結(jié)器、符號(hào)36代表三輥牽引機(jī)、符號(hào)37代表切斷機(jī)、符號(hào)38代表打包機(jī)。
以下通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但實(shí)施例僅用于說(shuō)明，并不能限制本發(fā)明的范圍。
在本發(fā)明中，若非特指，所有的設(shè)備和原材料等均可從市場(chǎng)購(gòu)得或是本行業(yè)常用的。
五具體實(shí)施例方式例1采用如圖1和2所示的設(shè)備及方法制備線性高分子量聚苯硫醚(PPS)纖維螺桿擠壓機(jī)擠出溫度320℃，紡絲箱體溫度325℃，加熱延時(shí)冷卻溫度180℃，環(huán)吹風(fēng)溫度30℃，環(huán)吹風(fēng)速度4米/分鐘，紡絲速度1000米/分鐘，一道牽伸比2.07，油浴/水浴溫度85℃，二道牽伸比1.50，過(guò)熱蒸汽溫度150℃，三道牽伸比1.02，過(guò)熱蒸汽180℃，緊張熱定型溫度220℃，卷曲溫度180℃，松弛熱定型溫度200℃，牽伸速度500米/分鐘，纖維規(guī)格2.5dtex/50mm，纖維強(qiáng)度3.4CN/dtex。
例2采用如圖1和2所示的設(shè)備及方法制備線性高分子量聚苯硫醚(PPS)纖維螺桿擠壓機(jī)擠出溫度325℃，紡絲箱體溫度328℃，加熱延時(shí)冷卻溫度185℃，環(huán)吹風(fēng)溫度25℃，環(huán)吹風(fēng)速度3.8米/分鐘，紡絲速度800米/分鐘，一道牽伸比2.15，油浴/水浴溫度120℃，二道牽伸比1.35，過(guò)熱蒸汽溫度180℃，三道牽伸比1.04，過(guò)熱蒸汽180℃，緊張熱定型溫度215℃，卷曲溫度185℃，松弛熱定型溫度185℃，牽伸速度600米/分鐘，纖維規(guī)格1.38dtex/38mm，纖維強(qiáng)度3.7CN/dtex。
例3采用如圖1和2所示的設(shè)備及方法制備線性高分子量聚苯硫醚(PPS)纖維螺桿擠壓機(jī)擠出溫度327℃，紡絲箱體溫度328℃，加熱延時(shí)冷卻溫度160℃，環(huán)吹風(fēng)溫度70℃，環(huán)吹風(fēng)速度3.5米/分鐘，紡絲速度850米/分鐘，一道牽伸比2.30，油浴/水浴溫度100℃，二道牽伸比1.15，過(guò)熱蒸汽溫度180℃，三道牽伸比1.06，過(guò)熱蒸汽185℃，緊張熱定型溫度225℃，卷曲溫度190℃，松弛熱定型溫度195℃，牽伸速度750米/分鐘，纖維規(guī)格2.20dtex/65mm，纖維強(qiáng)度3.85CN/dtex。
例4采用如圖1和2所示的設(shè)備及方法制備線性高分子量聚苯硫醚(PPS)纖維螺桿擠壓機(jī)擠出溫度318℃，紡絲箱體溫度324℃，加熱延時(shí)冷卻溫度120℃，環(huán)吹風(fēng)溫度50℃，環(huán)吹風(fēng)速度4.0米/分鐘，紡絲速度1000米/分鐘，一道牽伸比2.45，油浴/水浴溫度110℃，二道牽伸比1.03，過(guò)熱蒸汽溫度180℃，三道牽伸比1.06，過(guò)熱蒸汽185℃，緊張熱定型溫度225℃，卷曲溫度190℃，松弛熱定型溫度195℃，牽伸速度750米/分鐘，纖維規(guī)格2.85dtex/65mm，纖維強(qiáng)度3.75CN/dtex。
例5采用如圖1和2所示的設(shè)備及方法制備線性高分子量聚苯硫醚(PPS)纖維將高分子量聚苯硫醚用常規(guī)設(shè)備在120℃進(jìn)行預(yù)結(jié)晶，然后在170℃干燥，干燥后產(chǎn)品放入擠壓機(jī)中，螺桿擠壓機(jī)擠出溫度330℃，紡絲箱體溫度330℃，加熱延時(shí)冷卻溫度140℃，環(huán)吹風(fēng)溫度85℃，環(huán)吹風(fēng)速度4.0米/分鐘，紡絲速度1000米/分鐘，一道牽伸比2.30，油浴/水浴溫度90℃，二道牽伸比1.15，過(guò)熱蒸汽溫度180℃，緊張熱定型溫度225℃，卷曲溫度190℃，松弛熱定型溫度195℃，牽伸速度550米/分鐘，纖維規(guī)格2.5dtex/55mm，纖維強(qiáng)度3.50CN/dtex。
例6采用如圖1和2所示的設(shè)備及方法制備線性高分子量聚苯硫醚(PPS)纖維將高分子量聚苯硫醚用常規(guī)設(shè)備在140℃進(jìn)行預(yù)結(jié)晶，然后在190℃干燥，干燥后產(chǎn)品放入擠壓機(jī)中，擠壓機(jī)擠出溫度365℃，紡絲箱體溫度370℃，加熱延時(shí)冷卻溫度180℃，環(huán)吹風(fēng)溫度75℃，環(huán)吹風(fēng)速度5.0米/分鐘，紡絲速度1100米/分鐘，一道牽伸比2.85，油浴/水浴溫度120℃，二道牽伸比1.85，過(guò)熱蒸汽溫度130℃，三道牽伸比0.65，過(guò)熱蒸汽185℃，緊張熱定型溫度175℃，卷曲溫度210℃，松弛熱定型溫度210℃，牽伸速度500米/分鐘，纖維規(guī)格2.45dtex/55mm，纖維強(qiáng)度3.80CN/dtex。
例7采用如圖1和2所示的設(shè)備及方法制備線性高分子量聚苯硫醚(PPS)纖維將高分子量聚苯硫醚用常規(guī)設(shè)備在110℃進(jìn)行預(yù)結(jié)晶，然后在160℃干燥，干燥后產(chǎn)品放入擠壓機(jī)中，擠壓機(jī)擠出溫度305℃，紡絲箱體溫度310℃，加熱延時(shí)冷卻溫度125℃，環(huán)吹風(fēng)溫度35℃，環(huán)吹風(fēng)速度6.5米/分鐘，紡絲速度800米/分鐘，一道牽伸比2.75，油浴/水浴溫度110℃，二道牽伸比1.05，過(guò)熱蒸汽溫度190℃，三道牽伸比0.35，過(guò)熱蒸汽185℃，緊張熱定型溫度185℃，卷曲溫度200℃，松弛熱定型溫度210℃，牽伸速度500米/分鐘，纖維規(guī)格2.35dtex/55mm，纖維強(qiáng)度3.90CN/dtex。
權(quán)利要求
1.一種線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法，其特征在于包括高溫紡絲、延時(shí)加熱冷卻、固化成形、加熱慢速、多級(jí)拉伸和多級(jí)、多溫區(qū)加熱松弛/緊張熱定型步驟，其中所述的高溫紡絲的溫度為300-380℃，在距噴絲板下部0.1-10厘米處設(shè)置延時(shí)加熱冷卻裝置，所述的延時(shí)加熱冷卻裝置的加熱溫度為120-340℃，紡絲速度為800-2000米/分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法，其特征在于所述的高溫紡絲的溫度為300-340℃，在距噴絲板下部1-10厘米處設(shè)置延時(shí)加熱冷卻裝置，所述的延時(shí)加熱冷卻裝置的加熱溫度為150-300℃，紡絲速度為800-1500米/分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法，其特征在于所述的高溫紡絲的溫度為300-340℃，在距噴絲板下部1-10厘米處設(shè)置延時(shí)加熱冷卻裝置，所述的延時(shí)加熱冷卻裝置的加熱溫度為160-200℃，紡絲速度為1000-1500米/分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法，其特征在于所述的固化成形步驟是在延時(shí)加熱冷卻裝置下部安裝環(huán)形吹風(fēng)設(shè)置，吹風(fēng)溫度為20-85℃，紡絲速度為850-1100米/分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法，其特征在于所述的吹風(fēng)溫度為30-70℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法，其特征在于經(jīng)過(guò)環(huán)形吹風(fēng)固化成形后的聚苯硫醚纖維經(jīng)過(guò)上油、集束、落筒等工序，靜放平衡，供后道工序加工。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法，其特征在于聚苯硫醚樹(shù)脂在紡絲之前需要進(jìn)行預(yù)結(jié)晶和干燥處理，其預(yù)結(jié)晶溫度為90-160℃，干燥溫度為110-260℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法，其特征在于所述的預(yù)結(jié)晶溫度為110-140℃，干燥溫度為150-200℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法，其特征在于采用加熱慢速、多級(jí)拉伸步驟，所述的拉伸溫度為80-200℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法，其特征在于一道牽伸比為1-3，油浴/水浴溫度為80-120℃，二道牽伸比為0.5-2，過(guò)熱蒸汽溫度為120-200℃，三道牽伸比為0.1-1.5，過(guò)熱蒸汽溫度為140-200℃。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法，其特征在于采用多級(jí)、多溫區(qū)加熱松弛/緊張熱定型步驟，所述的定型溫度為120-240℃，牽伸速度為500-800米/分鐘。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法，其特征在于緊張熱定型溫度為120-220℃，卷曲溫度為120-240℃，松弛熱定型溫度120-220℃，牽伸速度為600-750米/分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法，包括高溫紡絲、延時(shí)加熱冷卻、固化成形、加熱慢速、多級(jí)拉伸和多級(jí)、多溫區(qū)加熱松弛/緊張熱定型步驟，其中所述的高溫紡絲的溫度為300－380℃，在距噴絲板下部0.1－10厘米處設(shè)置延時(shí)加熱冷卻裝置，所述的延時(shí)加熱冷卻裝置的加熱溫度為120－340℃，紡絲速度為800－2000米/分鐘。用本發(fā)明的方法生產(chǎn)出的纖維具有斷裂強(qiáng)度高、斷裂伸長(zhǎng)低和熱穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)D01D5/12GK1603477SQ200410096068
公開(kāi)日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者王樺, 馬志強(qiáng) 申請(qǐng)人:四川省紡織工業(yè)研究所