專利名稱：：聚苯硫醚纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及具有耐熱性、耐化學(xué)品性的聚笨汰醚纖維的制備方法.
背景技術(shù)：
：包含聚笨汰酸(以下簡稱為PPS)的纖維由于具有來自PPS材料的優(yōu)異的耐熱性、耐化學(xué)品性、阻燃性等優(yōu)異特性，因此利用其上述特長，一直以來，聚笨汰瞇纖維被應(yīng)用于各種過濾器、電絕緣材料、抄紙帆布、電池隔板等各種用途.尤其是在用于廢氣集塵用濾袋等各種產(chǎn)業(yè)用過濾器的濾布的用途中，PPS纖維被廣泛使用.一般來說，PPS樹脂是通過在高溫高壓的堿性條件下、極性有機(jī)溶刑中使硫醚化刑(碟化鈉等)與多面代芳香族化合物(對二氣苯等)發(fā)生聚合反應(yīng)的方法等制得，隨后，通過用水或有機(jī)溶刑對經(jīng)脫溶刑后得到的PPS粉粒進(jìn)行清洗而除去雜質(zhì)，根據(jù)需要再通過進(jìn)行熱處理而制得粉粒狀的PPS制品.通過上述聚合方法制得的PPS為粉粒狀，難以處理，因此可采用下述方法進(jìn)行處理通過造粒工序?qū)Φ玫降腜PS粉粒進(jìn)行顆粒化、并對顆粒狀態(tài)的PPS進(jìn)行捆包輸送.接著，將顆粒狀的PPS送料到熔融紡絲機(jī)等熔融成型機(jī)器中進(jìn)行紡絲來制備PPS纖維，并使其成型來制得PPS成型品.由顆粒狀的PPS制備PPS纖維時(shí)，當(dāng)PPS顆粒中包含規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)以上的水時(shí)，將導(dǎo)致熔融紡絲機(jī)中產(chǎn)生的氣泡增多，進(jìn)而引起在紡絲工序中斷線增加及纖維的;Ml性能降低.因此，在送料至熔融紡絲機(jī)之前，需對顆粒進(jìn)行干燥，將其含水率降至200ppm以下.對干燥PPS顆粒進(jìn)行熔融紡絲、并使其冷卻固化，得到未拉伸絲，對其進(jìn)行拉伸，并根據(jù)需要進(jìn)行熱處理或巻曲加工等，制得PPS纖維制品，由于PPS纖維的熔點(diǎn)高于其它通用熱塑性樹脂，因此必須要將熔融紡絲溫度設(shè)定在較高溫度.此外，由于PPS樹脂中包含的揮發(fā)氣體成分重較多，因此容易造成熔融紡絲時(shí)紡絲機(jī)中產(chǎn)生的揮發(fā)氣體的量增多.特別是當(dāng)送料到熔融紡絲機(jī)中的PPS顆粒中的水分較多時(shí)，產(chǎn)生的揮發(fā)氣體量也增多.在紡絲機(jī)中產(chǎn)生的揮發(fā)氣體與從紡絲噴嘴排出的PPS—起被釋放出來，這是導(dǎo)致噴嘴污染的原因之一，并成為斷線和纖維異常的原因.另外，當(dāng)將PPS纖維用于濾袋過濾布等在高溫下使用的用途時(shí)，由于纖維中混雜有揮發(fā)氣體成分，長時(shí)間在高溫下使用時(shí)，易加速PPS纖維自身強(qiáng)度的經(jīng)時(shí)降低，即，濾袋本身的壽命有縮短的趨勢.考慮到上述問題，強(qiáng)烈要求從纖維中除去殘存的揮發(fā)氣體成分.針對上述問題，作為PPS的制備方法，已提出了下述各種技術(shù).作為旨在降低PPS樹脂中的揮發(fā)氣體成分量的技術(shù)，已知下述方法在氣化物質(zhì)存在下，通過加熱進(jìn)行熱氣化處理使其發(fā)生氧化交聯(lián)，從而來大幅度降低揮發(fā)氣體成分量.例如，在日本特開昭62-197422號公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中公開了下述方法利用高溫加熱或氣化刑處理對其進(jìn)行固化，使得聚合物粘度和非牛頓指數(shù)n在規(guī)定范圍內(nèi)，并將固化的PPS樹脂熔融擠出，由此來制備擠出成型物的方法.另外，在日本特開昭62-197422號公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中公開了下述方法通過使熔融指數(shù)值在2000g/10分以下的PPS發(fā)生氣化交聯(lián)，使其熔融指數(shù)值在500g/10分以下，并使其在氣化交聯(lián)前后的熔融指數(shù)值之比為1/2~1/30，再利用公知的方法使其顆?；⑦M(jìn)一步用于成型.可是，在上述氣化交聯(lián)方法中，由于熱氣化處理的程度較深，如果利用熔融紡絲機(jī)使熱氣化處理后的PPS顆粒熔融來進(jìn)行紡絲，則在熔融紡絲機(jī)內(nèi)將產(chǎn)生皿化物，堵塞紡絲噴嘴處的排出孔，容易產(chǎn)生紡絲袋壓力急劇升高的問趙，很難進(jìn)行穗定的紡絲，因此，通過進(jìn)行上述高度熱氣化處理來降低揮發(fā)氣體成分的方法對于熔融紡絲用PPS樹脂并不適用.因此，在日本特開2006-336140號公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中'>開了下迷方法對具有可進(jìn)行紡絲的粘度的PPS粉粒進(jìn)行輕度熱氣化處理之后，使其熔融并顆粒化，對獲得的顆粒進(jìn)行真空干燥之后再將其送料到熔融紡絲機(jī)中進(jìn)行熔融紡絲的方法，該方法可以使PPS纖維中的揮發(fā)成分降低.而且記栽了通過該方法可以使纖維中的殘存揮發(fā)氣體成分含量降至0.2重量V然而，該方法中重要的一點(diǎn)是，在處理槽內(nèi)對粉粒狀態(tài)的PPS進(jìn)行氣化處理的時(shí)間被限制為規(guī)定的時(shí)間；而當(dāng)使氣化處理后的粉粒從處理槽中流出時(shí)，由于附著在橫內(nèi)壁的殘存粉粒無法流出而殘留在其中，因此當(dāng)使隨后的粉粒流入并進(jìn)行氧化處理時(shí)，上述的殘留粉粒也發(fā)生氣化處理，處于一種過度的氣化處理狀態(tài).由于所述發(fā)生過度氣化處理的粉粒容易發(fā)生凝膠化，因此將混雜在進(jìn)行了規(guī)定時(shí)間氧化處理的粉粒中并與這些粉粒一同流出，一旦在熔融紡絲機(jī)內(nèi)發(fā)生熔融，則發(fā)生凝膠化，導(dǎo)致紡絲袋壓力急劇升高，從而產(chǎn)生4艮難進(jìn)行穗定紡絲的問趙.并且，進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的氣化處理時(shí)，并非在粉粒狀態(tài)下、而是在進(jìn)行顆粒化之后的顆粒狀態(tài)下進(jìn)行，但由于此時(shí)在顆粒的表面和內(nèi)部發(fā)生的氣化處理效果有很大差異，因此即使對顆粒表面的樹脂部分進(jìn)行規(guī)定水平的熱氣化處理，顆粒內(nèi)部的樹脂部分的熱氧化處理仍然不充分，熔融紡絲時(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)成分量的降低效果較小，41^獲得良好的紡絲性.如上所迷，工業(yè)上制備熔融紡絲用PPS時(shí)，^艮難采用通過熱氣化處理來降低樹脂中的揮發(fā)氣體成分量的方法，因此期待通過其它方法使揮發(fā)氣體成分得以減少.另一方面，作為在對聚酯進(jìn)行熔融紡絲時(shí)除去升華性金屬的方法，提出了下述方法.在對聚酯進(jìn)行熔融紡絲時(shí)，來自于聚合催化刑的銻或鍺等升華性金屬將殘留在聚合物中，而這些升華性金屬是導(dǎo)致紡絲時(shí)噴嘴污染的原因，因此，日本特開2001-81630號公報(bào)(專利文獻(xiàn)4)中公開了下述方法使用具有3個(gè)真空度依次降低的排氣部(大氣壓J7kPa、0.67kPa)的帶排氣孔的擠出機(jī)作為對聚酯顆粒進(jìn)行熔融紡絲的紡絲機(jī)，并向擠出機(jī)中的聚酯熔融物中添加水或乙二醇等溶刑化合物，利用添加的水等溶刑化合物使升華性金屬從排氣部被除去.可是，由于用上述帶排氣孔的擠出機(jī)對聚酯進(jìn)行熔融紡絲的方法的主要目的是提髙對升華性金屬的除去效率，因此不必將其使用在本來不含升華性金屬的PPS的情況.另外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，必須添加水等溶刑化合物，即使其適用于PPS紡絲，也4MM吏添加到擠出機(jī)內(nèi)的水等溶刑化合物通過噴嘴被充分除去，因而將引發(fā)紡絲后PPS纖維的特性下降及紡絲穩(wěn)定性惡化等問題，因此該技術(shù)^艮難適用于PPS.日本特開昭63-207827號/>報(bào)日本特開昭62-197422號/>報(bào)日本特開2006-336140號公報(bào)日本特開2001-81630號公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，目的在于提供一種PPS纖維的制備方法，該方法利用熱氣化處理以外的方法使熔融紡絲用PPS中的揮發(fā)氣體成分得以充分降低，使熔融紡絲PPS時(shí)的紡絲性提高，從而高效地制備包含高純度PPS的高品質(zhì)PPS纖維.另外，本發(fā)明的另一目的在于，可制備對熱的長期耐久性提高的PPS纖維，提高PPS纖維制的濾袋無紡布等PPS纖維制品的熱耐久性，制備可長期保持其良好機(jī)械特性的PPS纖維制品.為了解決上述問題，本發(fā)明的聚笨碟醚纖維的制備方法的特征在于使熔融指數(shù)值為100~230的聚苯疏酸的粉粒在排氣式擠出機(jī)中、減壓下熔融而成為熔融物，并在使該熔融物不發(fā)生一時(shí)固化的情況下將其送到紡絲噴嘴處來進(jìn)行熔融紡絲.發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，即使不進(jìn)行熱氣化處理也可以充分降低PPS中的揮發(fā)氣體成分，在熔融紡絲工序中斷線少、紡絲性良好，可獲得纖維中的揮發(fā)氣體成分含量得以充分降低的高純度PPS纖維。因此，得到的纖維不僅具有其本身的優(yōu)點(diǎn)即耐熱性、耐化學(xué)品性，同時(shí)該P(yáng)PS纖維即使在長期暴露于高溫條件下的苛刻使用條件下其機(jī)械強(qiáng)度的降低仍然較小，在最終制品中具有優(yōu)異的熱耐久性，圖1^i模式地示出采用本發(fā)明方法的熔融紡絲工序的一例的工序示意圖.符號說明A原料貯料斗B原料送料機(jī)C氣缸D排氣管線E真空泵F壓力計(jì)G齒輪泵H過濾器I紡絲噴嘴J、K、L、M壓力計(jì)具體實(shí)施例方式以下對本發(fā)明法進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，在本發(fā)明中，所謂"PPS"是指含有亞苯基汰醜單元作為其主要重復(fù)單元的聚合物.作為所述的亞苯基碟醚單元，可列舉以下述結(jié)構(gòu)式(I)表示的對亞苯J^汰醜單元、間亞苯基琉瞇單元等，亊實(shí)上，F(xiàn)PS可以是僅由對亞苯基汰醚單元構(gòu)成的PPS均聚物，也可以是在對亞苯基汰瞇單元上共聚有間亞苯^^汰醚單元的共聚物，此外，只要不超出本發(fā)明的要點(diǎn)，還可以使用共聚有其它芳香族破鍵單元的共聚物或混合物.x100其中，a=安瓶頸部重量+揮發(fā)氣體附著重量、b-安瓿頸部重重、c=PPS纖維重量.(3)纖維強(qiáng)度及圩維強(qiáng)度下降率基于JISL-1015(1999年修改)的方法進(jìn)行測定.針對待測的纖維，測定纖維在熱處理前的纖維強(qiáng)度a.接著，在熱風(fēng)干燥機(jī)內(nèi)于200TC進(jìn)行2000小時(shí)的熱處理，然后測定纖維的纖維強(qiáng)度b.通過下式求出纖維強(qiáng)度下降率.纖維強(qiáng)度下降率")-[(a-b/ax100(實(shí)施例1)將規(guī)定量的熔融指數(shù)值為150的東麗林式會社制造的"Torelina"PPS粉粒E2280(粒徑1500jim)連續(xù)投入到帶有排氣孔的雙軸擠出機(jī)(日本制鋼株式會社制造的TBX30型)中.該擠出機(jī)的料筒中附屬的排氣部數(shù)量為3根，使其每根的真空度均相同，并使料筒內(nèi)的真空度為0.54kPa、使料筒內(nèi)的溫度為3201C、使螺桿轉(zhuǎn)速為160rpm.使在料筒內(nèi)被熔融并傳輸?shù)娜廴谖镌谝?guī)定壓力、規(guī)定速度下從料筒流出，利用網(wǎng)眼為150nm的過濾器對其進(jìn)行過濾，并使其從紡絲噴嘴中紡出.設(shè)定紡絲噴嘴中的加熱溫度為320",使用的紡絲嘖嘴的噴孔數(shù)為700H、噴孔孔徑為0.2咖、孔深為1.0咖，使其排出量為370g/分.紡絲得到的纖維經(jīng)室溫的冷卻風(fēng)冷卻并固化之后，以1000m/分的牽引速度將其收在牽引罐內(nèi).對得到的未拉伸絲進(jìn)行拉伸，使其拉伸倍率為3.2倍、拉伸溫度為95TC，利用壓入式巻曲機(jī)使其巻曲，接著，賦予其油劑、并在1401C下對其進(jìn)行;^弛熱處理，然后將纖維切斷.由此獲得的PPS短纖維的纖度為2.2dtex、纖維長為51咖.針對獲得的PPS短纖維，測定其揮發(fā)氣體成分的含量和纖維強(qiáng)度.此外，在熱風(fēng)干燥機(jī)內(nèi)于2001C下進(jìn)行2000小時(shí)的熱處理，然后測定纖維強(qiáng)度，并求出纖維強(qiáng)度下降率.其結(jié)果如表l所示.得到的PPS短纖維的氣體揮發(fā)成分的含量較少，熱耐久性良好.另外，紡絲時(shí)未遇到問題，紡絲性良好.(實(shí)施例2)除了將使用的PPS粉粒變?yōu)槿廴谥笖?shù)值為100的東麗林式會社制造的"Torelina"PPS粉粒E2080(粒徑1500Mn)以外，采用與實(shí)施例l相同的方法制備PPS短纖維.對于獲得的PPS短纖維，測定其揮發(fā)氣體成分的含量和纖維強(qiáng)度，并進(jìn)行與實(shí)施例1相同的熱處理，然后測定纖維強(qiáng)度、并求出纖維強(qiáng)度下降率.其結(jié)果如表l所示.得到的PPS短纖維的氣體揮發(fā)成分的含量較少，熱耐久性良好，另外，紡絲時(shí)未遇到問題，紡絲性良好。(實(shí)施例3)除了將使用的PPS粉粒變?yōu)槿廴谥笖?shù)值為220的東麗林式會社制造的"Torelina"PPS粉粒M2481(粒徑:1500/im)以夕卜,采用與實(shí)施例l相同的方法制備PPS短纖維.對于獲得的PPS短纖維，測定其揮發(fā)氣體成分的含量和纖維強(qiáng)度，并進(jìn)行與實(shí)施例1相同的熱處理，然后測定纖維強(qiáng)度，并求出纖維強(qiáng)度下降率.其結(jié)果如表l所示.得到的PPS短纖維的氣體揮發(fā)成分的含量較少，熱耐久性良好.另外，紡絲時(shí)未遇到問趙，紡絲性良好.(實(shí)施例4~6)將擠出機(jī)中的真空度變更為表l所示的數(shù)值，同時(shí)，其真空度的排氣部數(shù)量按照表1所示進(jìn)行變更.除此之外，采用與實(shí)施例l相同的方法制備PPS短纖維.對于獲得的PPS短纖維，測定其揮發(fā)氣體成分的含量和纖維強(qiáng)度，并進(jìn)行與實(shí)施例l相同的熱處理，然后測定纖維強(qiáng)度，并求出纖維強(qiáng)度下降率，其結(jié)果如表l所示.得到的PPS短纖維的氣體揮發(fā)成分的含量較少，熱耐久性良好，另外，紡絲時(shí)未遇到問題，紡絲性良好.(實(shí)施例7)除了將真空度為0.54kPa的排氣孔數(shù)變更為l根管線以外，采用與實(shí)施例l相同的方法制備PPS短纖維.對于獲得的PPS短纖維，測定其揮發(fā)氣體成分的含量和纖維強(qiáng)度，并進(jìn)行與實(shí)施例l相同的熱處理，然后測定纖維強(qiáng)度，并求出纖維強(qiáng)度下降率.其結(jié)果如表l所示.得到的PPS短纖維的纖維殘存揮發(fā)氣體量較多，纖維強(qiáng)度下降率較高.擠出機(jī)內(nèi)的水分脫氣不充分，紡絲時(shí)斷線稍多.(實(shí)施例8)除了將真空度變更為1.61kPa以外，采用與實(shí)施例l相同的方法制備PPS短纖維。對于獲得的PPS短纖維，測定其揮發(fā)氣體成分的含量和纖維強(qiáng)度，并進(jìn)行與實(shí)施例l相同的熱處理，然后測定纖維強(qiáng)度，并求出纖維強(qiáng)度下降率.其結(jié)果如表1所示.得到的FPS短纖維的纖維殘存揮發(fā)氣體量較多，纖維強(qiáng)度下降率較高.擠出機(jī)內(nèi)的水分脫氣不充分，紡絲時(shí)斷線稍多.(比較例1)除了將使用的PPS粉粒變?yōu)槿廴谥笖?shù)值為70的東麗株式會社制造的"Torelina"PPS粉粒T1181(粒徑:1500pin)以外，采用與實(shí)施例l相同的方法進(jìn)行PPS短纖維的制備，但是，在擠出機(jī)內(nèi)熔融得到的熔融物的熔融粘度過高，紡絲袋壓力過度上升，因而未能從噴嘴中紡出.(比較例2)除了將使用的PPS粉粒變?yōu)槿廴谥笖?shù)值為270的東麗株式會社制造的"Torelina"PPS粉粒M2588(粒徑1500^im)以外，采用與實(shí)施例l相同的方法進(jìn)行PPS短纖維的制備.但是，在擠出機(jī)內(nèi)熔融得到的熔融物的熔融粘度過低，紡絲時(shí)經(jīng)常發(fā)生斷線，因而無法對纖維進(jìn)行牽引.(比較例3)未利用排氣管道進(jìn)行減壓，而是直接在大^a條件下使其熔融，除此之外，采用與實(shí)施例1相同的方法進(jìn)行PPS短纖維的制備，但是，由于在擠出機(jī)內(nèi)未發(fā)生水分脫氣，紡絲得到的纖維中的殘存水分較多，紡絲時(shí)經(jīng)常發(fā)生斷線，因而無法對纖維進(jìn)行牽引.表l<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>(比較例4)在大氣中對熔融指數(shù)值為150的東麗林式會社制造的"Torelina"PPS粉粒E2280(粒徑1500pm)進(jìn)行2.5小時(shí)的熱氧化處理，然后采用通常的方法進(jìn)行顆?；?接著，對所述顆粒進(jìn)行真空干燥，并使用通常的熔融紡絲機(jī)在320TC下使其熔融，利用網(wǎng)眼為75Mm的過濾器對其進(jìn)行過濾，使其從紡絲噴嘴紡出，其結(jié)果，由于過濾器內(nèi)發(fā)生了異物堵塞，因此無法使其經(jīng)長時(shí)間而保持穩(wěn)定的紡絲性.權(quán)利要求1.聚苯硫醚纖維的制備方法，其特征在于，使熔融指數(shù)值為100～230的聚苯硫醚的粉粒在排氣式擠出機(jī)中、減壓下熔融成為熔融物，并在使該熔融物不發(fā)生一時(shí)固化的情況下將其送到紡絲噴嘴中進(jìn)行熔融紡絲。2.權(quán)利要求1所述的聚笨汰醜纖維的制備方法，其特征在于，使所述排氣式擠出機(jī)中的2~4個(gè)排氣部的真空度為0.67kPa以下.3.權(quán)利要求1所述的聚苯硫醚纖維的制備方法，其特征在于，利用網(wǎng)眼為90~300nm的過濾器對在排氣式擠出機(jī)中熔融的熔融物進(jìn)行過濾，并將其送液至紡絲噴嘴.4.權(quán)利要求1所述的聚苯硤酸纖維的制備方法，其特征在于，所迷排氣式擠出機(jī)是雙軸式排氣式擠出機(jī).5.權(quán)利要求1所述的聚苯疏酸纖維的制備方法，其特征在于，使用實(shí)際上未接受過熱氧化處理的聚苯疏瞇粉粒作為被供給到排氣式擠出機(jī)中的聚苯硪醚粉粒.6.權(quán)利要求1所述的聚苯硫醚纖維的制備方法，其特征在于，通過排氣管線進(jìn)行脫氣，而不向排氣式擠出機(jī)內(nèi)添加供給溶刑化合物.7.權(quán)利要求1所述的聚苯硫醚纖維的制備方法，其特征在于，熔融紡絲而得到的聚笨碟酸纖維中的揮發(fā)氣體成分的含量在o.is重量X以下.全文摘要本發(fā)明的目的在于提供一種PPS纖維的制備方法，該方法利用熱氧化處理之外的方法使熔融紡絲用PPS中的揮發(fā)氣體成分得以充分降低，使熔融紡絲PPS時(shí)的紡絲性提高，從而高效地制備包含高純度PPS的高品質(zhì)PPS纖維。為了解決上述問題，本發(fā)明的方法包括使熔融指數(shù)值為100～230的聚苯硫醚的粉粒在2～4個(gè)排氣部的真空度為0.67kPa以下排氣式擠出機(jī)中、減壓下熔融成為熔融物，并在使該熔融物不發(fā)生一時(shí)固化的情況下將其送往紡絲噴嘴中進(jìn)行熔融紡絲，從而制得聚苯硫醚纖維。文檔編號D01F6/58GK101503830SQ20091000402公開日2009年8月12日申請日期2009年2月9日優(yōu)先權(quán)日2008年2月8日發(fā)明者吉田哲弘,川端隼仁申請人:東麗株式會社