專利名稱：：聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明屬復合纖維及制備領域，特別是涉及一種聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維及其制備方法。
背景技術：
：聚苯硫醚纖維具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、阻燃性、耐化學腐蝕性及良好的力學、紡織性能，因而廣泛應用作水泥、造紙、鋼鐵、燃煤電廠、垃圾焚燒廠等行業(yè)的高溫過濾除塵材料。但是，由于我國聚苯硫醚纖維的生產技術起步較晚，加之國外的技術封鎖，因而大部分聚苯硫醚主要依賴進口，這使得聚苯硫醚的市場價格一直很高。聚合物/無機粒子復合材料是近年來材料領域的研究熱點，無機粒子的加入可顯著提高聚合物力學、耐熱、耐溶劑、耐磨性能。研究表明，聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維的熱穩(wěn)定性、阻燃性、耐化學腐蝕性及力學性能都得到不同程度提高，并且大大降低了成本，提高了產品的市場競爭力。當前，國內外聚合物/無機粒子復合物的研究開發(fā)主要集中在塑料方面，纖維方面的應用還較少。中國專利CN1821307公開了一種降低碳酸鈣顆粒填充尼龍66復合材料加工溫度的方法，通過將兩種不同粒徑的碳酸鈣按照特定的粒徑和質量配比進行混合，以特定比例填充尼龍66，可以明顯降低尼龍66的加工溫度，所得復合材料的機械性能提高30%以上，還可達到減少能耗，降低成本的目的。中國專利CN1865546公開了一種聚丙烯/粘土復合纖維及其制備方法，制得的纖維具有良好的阻燃性抗靜電性。而關于聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維的制備至今尚無報道。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維及其制備方法，該纖維具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、阻燃性、耐化學腐蝕性及良好的力學、紡織性能；制備工藝簡單，容易控制，生產成本低，生產周期短，對環(huán)境友好，特別適用于工業(yè)化生產。本發(fā)明的聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維，其重量組成包括89100份的聚苯硫醚切片或粉料、0.5~11份的超細碳酸鈣微粒和0.01~0.5份的表面處理劑。所述聚苯硫醚切片或粉料為紡絲級聚苯硫醚切片或粉料，其分子量為55000。所述超細碳酸鈣微粒的粒徑為0.05~lpm，形狀為紡錘形、立方形、針形、鏈形或球形。所述的表面處理劑為鈦偶聯劑、硬脂酸、鋁偶聯劑、硅垸偶聯劑、磷酸酯偶聯劑、鋁鈦復合偶聯劑中的一種或幾種。本發(fā)明的聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維的制備方法，包括以下步驟1)稱取89~100份的聚苯硫醚切片或粉料、0.5~11份的超細碳酸鈣微粒和0.01~0.5份的表面處理劑；2)將超細碳酸鈣微粒及表面處理劑放入高速混合機中，高速混合機的轉速為1000~4000r/min，優(yōu)選2000~3000r/min，攪拌混合20~30min至均勻后，再加入聚苯硫醚切片或粉料，升溫并繼續(xù)攪拌至205'C左右，至聚苯硫醚軟化并使超細碳酸轉均勻包粘在聚苯硫醚切片或粉料上，而聚苯硫醚顆粒間不發(fā)生嚴重粘連；之后停止加熱，并繼續(xù)攪拌冷卻至室溫，出料；3)步驟(2)所得物經真空轉鼓干燥充分干燥后，在螺桿紡絲設備中進行紡絲，紡絲溫度為310340'C，噴絲板孔數為20，噴絲孔孔徑為0.25mm，噴絲孔長度與直徑(L/D)比為1:2.5，紡絲箱體溫度為315'C;4)熔體從噴絲板噴出后，經過側吹風冷卻凝固成絲條；5)經過冷卻的纖維上油集束后進行巻繞，巻繞速度為600-800m/min;6)牽伸定型將巻繞絲進行熱水浴一級拉伸，干熱二級拉伸和一道熱定型處理，牽伸總倍數為3~5倍，水浴拉伸溫度為75~90°C;干拉伸溫度為110~180°C;定型溫度為180~230°C，牽伸速度為100500m/min;7)牽伸絲的后續(xù)處理同纖維制備常規(guī)技術，從而制得聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維。本發(fā)明的有益效果1)利用混合發(fā)熱或外加加熱的方法，使混合體系的溫度升高至205'C左右，使聚苯硫醚軟化并使超細碳酸鈣均勻包粘在聚苯硫醚切片或粉料上，而聚苯硫醚顆粒間不發(fā)生嚴重粘連。避免熔融造粒工序，從而避免雙螺桿造粒時存在的耗能、耗水、塵土飛揚等缺點；2)將該復合纖維與純聚苯硫醚纖維進行性能比較，結果表明復合纖維的力學、耐熱性、耐化學腐蝕性及阻燃性較好，且通過加入填料，大大降低了聚苯硫醚纖維的生產成本,對促進工業(yè)化生產具有重大意義；3)由于高速混合機中采用剪切為主的周向流葉輪比傳統(tǒng)的以混合為主的軸向流葉輪具有更強的剪切力，能更有效地對碳酸鈣微粒進行表面處理且碳酸鈣微粒能均勻地包粘在樹脂顆粒上，克服雙螺桿造粒時存在的各種添加劑分散不均勻問題；4)減少一道熔融過程，可避免螺桿造粒和后道加工二次熔融可能造成的團聚現象。5)表面處理劑的加入適當降低了碳酸鈣微粒的表面活性，促進碳酸鈣微粒更加均勻地分散在聚苯硫醚切片或粉料上；6)碳酸鈣微粒的加入提高了聚苯硫醚纖維的斷裂強度和模量，降低纖維的斷裂伸長率，但過量的碳酸鈣加入會導致其表觀粘度大大降低，影響結晶成核，對紡絲成型產生不利影響，從而使其性能也隨之降低。具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例1將1份的超細碳酸鈣微粒和0.02份的鈦酸酯偶聯劑放入高速混合機中，轉速為1000r/min，攪拌混合20min,再加入99份的聚苯硫醚切片或粉料，保持攪拌下升溫，當溫度達到205t:時即停止加熱，繼續(xù)攪拌和冷卻，至室溫出料。所制得混合料在125'C的溫度下真空干燥12h，然后將混合物放入螺桿擠出機中，在32(TC下進行熔融紡絲，紡絲速度為700m/min，巻繞絲經7(TC的水浴拉伸及l(fā)l(TC的干熱拉伸及180'C的熱定型，總牽伸倍數為3倍，從而得到聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維。制得復合纖維的性能見表l。實施例2將3份的超細碳酸鈣微粒和0.06份的鈦酸酯偶聯劑放入高速混合機中，轉速為3000r/min，攪拌混合25min，再加入96.5份的聚苯硫醚切片或粉料，保持攪拌下升溫，當溫度達到21(TC時即停止加熱，繼續(xù)攪拌和冷卻，至室溫出料。所制得混合料在125'C的溫度下真空干燥12h，然后將混合物放入螺桿擠出機中，在32(TC下進行熔融紡絲，紡絲速度為700m/min，巻繞絲經7(TC的水浴拉伸及12(TC的干拉伸及180。C的熱定型，總牽伸倍數為3倍，從而得到聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維。制得復合纖維的性能見表l。實施例3將5份的超細碳酸鈣微粒和0.1份的鈦酸酯偶聯劑放入高速混合機中，轉速為3000r/min，攪拌混合25min，再加入95份的聚苯硫醚切片或粉料，保持攪拌下升溫，當溫度達到27(TC時即停止加熱，繼續(xù)攪拌和冷卻，至室溫出料。所制得混合料在125'C的溫度下真空千燥12h，然后將混合物放入螺桿擠出機中，在32(TC下進行熔融紡絲，紡絲速度為700m/min，巻繞絲經85。C的水浴拉伸及140。C的干拉伸及20(TC的熱定型，總牽伸倍數為3倍，從而得到聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維。實施例4將10份的超細碳酸鈣微粒和0.2份的鈦酸酯偶聯劑放入高速混合機中，轉速為2000r/min，攪拌混合30min，再加入90份的聚苯硫醚切片或粉料，保持攪拌下升溫，當溫度達到270'C時即停止加熱，繼續(xù)攪拌和冷卻，至室溫出料。所制得混合料在125'C的溫度下真空干燥12h，然后將混合物放入螺桿擠出機中，在32(TC下進行熔融紡絲，紡絲速度為700m/min，巻繞絲經85。C的水浴拉伸及150'C的干拉伸及21(TC的熱定型，總牽伸倍數為3倍，從而得到聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維。制得聚苯硫醚/超細碳酸轉微粒復合纖維的性能見表l。實施例5除了高速混合機轉速改為4000r/min外，其余同實施例2。制得聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維的性能見表l。實施例6除了高速混合機轉速改為4000r/min，總牽伸倍數改為5倍外，其余同實施例2。制得聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維的性能見表1。對比例選用紡絲級聚苯硫醚切片或粉料100份，在125i:的溫度下真空干燥12h。然后將切片或粉料放入螺桿擠出機中進行熔融紡絲，紡絲溫度為320'C，紡絲速度為700m/min。巻繞絲經85'C的水浴拉伸及150。C的干拉伸及210'C的熱定型，總牽伸倍數為3倍，從而得到聚苯硫醚纖維。本發(fā)明所制得聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維實施例與對比例性能對照如表-1所示。表1聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維性能對照表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權利要求1.一種聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維，其特征在于該復合纖維的重量組成包括89～100份的聚苯硫醚切片或粉料、0.5～11份的超細碳酸鈣微粒和0.01～0.5份的表面處理劑。2.根據權利要求1所述的聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維，其特征在于所述聚苯硫醚切片或粉料為紡絲級聚苯硫醚切片或粉料。3.根據權利要求1所述的聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維，其特征在于所述超細碳酸鈣微粒的粒徑為0.05~lpm，形狀為紡錘形、立方形、針形、鏈形或球形。4.根據權利要求1所述的聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維，其特征在于所述表面處理劑為鈦偶聯劑、硬脂酸、鋁偶聯劑、硅垸偶聯劑、磷酸酯偶聯劑、鋁鈦復合偶聯劑中的一種或幾種。5.聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維的制備方法，包括以下步驟1)稱取89~100份的聚苯硫醚切片或粉料、0.5-11份的超細碳酸鈣微粒和0.010.5份的表面處理劑；2)將超細碳酸鈣微粒及表面處理劑放入高速混合機中，攪拌混合至均勻后，再加入聚苯硫醚切片或粉料，升溫至225t:左右，聚苯硫醚軟化并使超細碳酸鈣均勻包粘在聚苯硫醚切片或粉料上，而聚苯硫醚顆粒間不發(fā)生嚴重粘連；后停止加熱并繼續(xù)攪拌至混合均勻，冷卻，出料；3)步驟(2)所得物經真空轉鼓充分干燥后，在螺桿紡絲設備中進行熔融紡絲；4)熔體從噴絲板噴出后，經過側吹風冷卻凝固成絲條；5)經過冷卻的纖維上油集束后進行巻繞；6)將巻繞絲進行熱水浴一級拉伸，干熱二級拉伸和一道熱定型處理，7)牽伸絲的后續(xù)處理同纖維制備常規(guī)技術，從而制得聚苯硫醚/超細碳酸轉微粒復合纖維。6.根據權利要求5所述的聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的超細碳酸鈣微粒及表面處理劑在高速混合機中的攪拌混合時間為2030min，轉速為1000~4000r/min。7.根據權利要求6所述的聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維的制備方法，其特征在于所述高速混合機的轉速優(yōu)選為2000~3000r/min。8.根據權利要求6所述的聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維的制備方法，其特征在于超細碳酸鈣微粒、表面處理劑和聚苯硫醚切片或粉料，保持攪拌下升溫，溫度控制在205'C左右，加熱至超細碳酸鈣微粒均勻包覆在聚苯硫醚切片或粉料外層后停止加熱，繼續(xù)攪拌和冷卻，至室溫出料，待紡絲。9.根據權利要求5所述的聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的熔融紡絲的紡絲溫度為310340。C,紡絲速度為500~2000m/min。10.根據權利要求9所述的聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維的制備方法，其特征在于熔融噴絲板孔數為20，噴絲孔孔徑為0.25mm,噴絲孔長度與直徑(L/D)比為1:2.5，紡絲箱體溫度為315'C。11.根據權利要求5所述的聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中的紡絲速度優(yōu)選為800-1000m/min。12.根據權利要求5所述的聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維的制備方法，其特征在于所述步驟6)中的牽伸總倍數為3~5倍，水浴拉伸溫度為75~90°C;千熱拉伸溫度為110~180°C;定型溫度為180~230°C，牽伸速度為100-500m/min。全文摘要本發(fā)明涉及一種聚苯硫醚/超細碳酸鈣微粒復合纖維及其制備方法，重量組成包括89～100份的聚苯硫醚切片或粉料、0.5～11份的超細碳酸鈣微粒和0.01～0.5份的表面處理劑。制備(1)稱取聚苯硫醚切片或粉料、0.5～11份的超細碳酸鈣微粒和0.01～0.5份的表面處理劑；(2)放入高速混合機中，攪拌混合均勻，加入聚苯硫醚切片或粉料，升溫225℃，繼續(xù)攪拌至混合均勻，冷卻，出料；(3)經真空轉鼓干燥，熔融紡絲；(4)冷卻凝固成絲條；(5)上油集束后卷繞；(6)熱水浴拉伸制得。本發(fā)明可降低成本，復合纖維具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、阻燃性、耐化學腐蝕性及良好的力學、紡織性能，廣泛應用于化工、輕工、機械，尤其可促進我國高溫袋式除塵的推廣應用；制備工藝簡單，易控制，生產周期短，對環(huán)境友好，特別適于工業(yè)化生產。文檔編號D01F6/94GK101363144SQ20081020044公開日2009年2月11日申請日期2008年9月25日優(yōu)先權日2008年9月25日發(fā)明者倪建華,謙廖,王依民,王燕萍申請人:東華大學