專(zhuān)利名稱(chēng)：一種超細(xì)聚四氟乙烯纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超細(xì)聚四氟乙烯纖維的制造方法。
背景技術(shù)：
聚四氟乙烯纖維具有耐腐蝕、摩擦系數(shù)低、耐燃燒等優(yōu)點(diǎn)，在航天航空領(lǐng)域、工業(yè)、 醫(yī)療和生活上有重要的應(yīng)用。因聚四氟乙烯不溶于溶劑，不能采用溶液紡絲成型；由于分子剛性大，在熔點(diǎn)(327°C)以上粘度大，不流動(dòng)，僅形成凝膠狀物，也不能采用熔融紡絲成型。 目前通常一般有三種方法加工聚四氟乙烯纖維乳液紡絲、糊料擠出和切割法。乳液紡絲(繆京媛，葉牧，氟塑料加工與應(yīng)用，北京化工出版社，1987，94;羅益鋒，含氟纖維的制備、特性和應(yīng)用，高科技纖維與應(yīng)用，1999, (5),21-24,；魏征，特氟綸纖維的生產(chǎn)、性能與應(yīng)用，陜西紡織，2002，53)，43，45)與溶液紡絲類(lèi)似，實(shí)際上是將聚四氟乙烯與粘膠或聚乙烯醇(作為載體)混合，采用溶液法紡絲制出纖維，再通過(guò)高溫方法將其中的載體燒掉。該方法由于聚乙烯醇載體的加入，一方面強(qiáng)度下降，使纖維無(wú)法實(shí)現(xiàn)高倍牽伸，無(wú)法制得直徑低于12微米的聚四氟乙烯纖維，另一方面，由于聚乙烯醇載體燒結(jié)物殘留在纖維內(nèi)部，造成局部的耐溫耐腐蝕性能下降。切割法的起始原料為聚四氟乙烯薄膜或致密的燒結(jié)圓柱體，切成細(xì)帶絲后在熔點(diǎn) (327°C)以上燒結(jié)，再經(jīng)拉伸和熱處理制出聚四氟乙烯纖維。由于切割設(shè)備的限制也無(wú)法制得更細(xì)的纖維。糊料擠出也是聚四氟乙烯纖維的加工方法之一。它是將聚四氟乙烯粉末與易揮發(fā)物質(zhì)(如潤(rùn)滑油、汽油、煤油等)調(diào)成糊狀物，然后從噴絲頭擠壓紡絲，使易揮發(fā)物質(zhì)揮發(fā)，然后在高溫下高度拉伸，得到非均相的白色帶條紗。該方法制得的纖維均勻度差，紡織性能難于控制。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的無(wú)法制得超細(xì)聚四氟乙烯纖維的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種超細(xì)聚四氟乙烯纖維的制備方法，該方法利用獨(dú)特的紡絲工藝生產(chǎn)出超細(xì)聚四氟乙烯纖維，操作方便、簡(jiǎn)單易行，得到的超細(xì)聚四氟乙烯纖維綜合性能好。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
一種超細(xì)聚四氟乙烯纖維的制備方法，其特征在于該方法具體步驟如下
A、制備紡絲液1
用聚四氟乙烯高濃縮乳液，加水稀釋?zhuān)蛊湔扯鹊陀趌OOcp，加入燒堿調(diào)整PH值為 8 10 ；
B、制備紡絲液2
用醇解度為70%-90%聚乙烯醇在冷水中配制成109Γ20%的聚乙烯醇溶液，加入硫酸使其PH值在3飛之間，并按1 100加入硼酸，攪拌，使其形成凝膠，然后靜止真空脫泡10-15 小時(shí)備用；C、制備過(guò)飽和凝固浴
將硫酸鈉用4(Γ50攝氏度的溫水溶解，并形成有晶體析出的過(guò)飽和溶液，加入燒堿調(diào)整PH值為12 14 ；
D、紡絲
將紡絲液1與紡絲液2經(jīng)過(guò)專(zhuān)用噴絲板，其中紡絲液1經(jīng)過(guò)專(zhuān)用噴絲板的第1通道，形成纖維的“芯”，紡絲液2經(jīng)過(guò)專(zhuān)用噴絲板的第2通道形成纖維的“皮”，得到初生纖維；將初生纖維浸入過(guò)飽和凝固浴中，經(jīng)過(guò)2倍牽伸形成具有“皮芯”結(jié)構(gòu)的初生纖維；
Ε、燒結(jié)
將具有“皮芯”結(jié)構(gòu)的初生纖維先經(jīng)過(guò)10(Tl5(rC烘箱烘燥10-20分鐘，進(jìn)入燒結(jié)烘箱， 燒結(jié)烘箱內(nèi)溫度在25(T300°C，燒結(jié)15-30分鐘，使外層聚乙烯醇充分炭化，內(nèi)層聚四氟乙烯材料在高溫下熔融，結(jié)合成聚四氟乙烯纖維； F、高倍拉伸制得超細(xì)聚四氟乙烯纖維
將聚四氟乙烯纖維加熱到其玻璃化溫度以上，進(jìn)行3段拉伸，拉伸倍數(shù)控制在每段2 3 倍，達(dá)到纊27倍牽伸，然后自然冷卻，制得超細(xì)聚四氟乙烯纖維。本發(fā)明步驟B中，聚乙烯醇可以是M88或1788等。在攪拌可根據(jù)攪拌速度時(shí)加入消泡劑，所述消泡劑為有機(jī)硅烷氧類(lèi)消泡劑。本發(fā)明中，專(zhuān)用噴絲板包括底板、面板和芯管，在面板上設(shè)有圓孔，芯管的一端固定在底板上，另一端伸入到圓孔中，芯管與第1通道相通；圓孔與第2通道相通。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用獨(dú)特的紡絲工藝生產(chǎn)出的聚四氟乙烯纖維純度高， 強(qiáng)度大，可制得直徑10微米以下的超細(xì)聚四氟乙烯纖維，操作方便、簡(jiǎn)單易行，得到的超細(xì)聚四氟乙烯纖維耐溫耐腐蝕性能遠(yuǎn)高于乳液紡絲產(chǎn)品、細(xì)度均勻度高于糊料擠出及切割法產(chǎn)品，綜合性能好。


圖1是本發(fā)明中專(zhuān)用噴絲板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中專(zhuān)用噴絲板面板圓孔與芯管裝配的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
一種本發(fā)明所述的超細(xì)聚四氟乙烯纖維的制備方法，步驟如下 制備紡絲液1
用聚四氟乙烯高濃縮乳液，加水稀釋?zhuān)蛊湔扯鹊陀?00CP，加入燒堿調(diào)整PH值為9。制備紡絲液2
用醇解度為88%聚乙烯醇(2488，1788等)在冷水中配制為15%的聚乙烯醇溶液，加入硫酸使其PH值在4，按1 100并加入硼酸便于其形成凝膠，可根據(jù)攪拌速度加入適量消泡劑，消泡劑為二甲基硅油。靜止真空脫泡12小時(shí)備用。制備過(guò)飽和凝固浴
將硫酸鈉(芒硝)用45攝氏度的溫水溶解，并形成有晶體析出的過(guò)飽和溶液，加入燒堿調(diào)整PH值為13。
紡絲
將紡絲液1與紡絲液2分別經(jīng)過(guò)計(jì)量泵，再經(jīng)過(guò)專(zhuān)用噴絲板，其中紡絲液1經(jīng)過(guò)第1通道11，形成纖維的“芯”，紡絲液2經(jīng)過(guò)第2通道12形成纖維的“皮”，浸入過(guò)飽和凝固浴中， 經(jīng)過(guò)2倍牽伸形成具有“皮芯”結(jié)構(gòu)的初生纖維。專(zhuān)用噴絲板包括底板1、面板2和芯管3，在面板2上設(shè)有圓孔21，芯管3的一端固定在底板1上，另一端伸入到圓孔21中，芯管3與第1通道11與相通；圓孔21與第2通道 12相通。燒結(jié)
將初生纖維先經(jīng)過(guò)120°C烘箱烘燥10分鐘，進(jìn)入燒結(jié)烘箱，燒結(jié)烘箱內(nèi)溫度控制在 280°C內(nèi)，燒結(jié)20分鐘，使外層聚乙烯醇充分炭化，內(nèi)層聚四氟乙烯材料在高溫下熔融結(jié)合成聚四氟乙烯纖維。高倍拉伸制得超細(xì)聚四氟乙烯纖維
通過(guò)將燒結(jié)后的聚四氟乙烯纖維加熱到其玻璃化溫度以上，進(jìn)行3段拉伸，拉伸倍數(shù)控制在每段3倍，達(dá)到27倍牽伸，然后進(jìn)行自然冷卻，制得超細(xì)聚四氟乙烯纖維。該纖維直徑為8微米，強(qiáng)度為3cN/dteX，細(xì)度離散值<10%。實(shí)施例2
又一種超細(xì)聚四氟乙烯纖維的制備方法，該方法具體步驟如下 制備紡絲液1
用聚四氟乙烯高濃縮乳液，加水稀釋?zhuān)蛊湔扯鹊陀趌OOcp，加入燒堿調(diào)整PH值為8 ； 制備紡絲液2
用醇解度為70%聚乙烯醇在冷水中配制成10%%的聚乙烯醇溶液，加入硫酸使其PH值在3，并按1:100加入硼酸，攪拌，使其形成凝膠，然后靜止真空脫泡10小時(shí)備用； 制備過(guò)飽和凝固浴
將硫酸鈉用40攝氏度的溫水溶解，并形成有晶體析出的過(guò)飽和溶液，加入燒堿調(diào)整PH 值為12; 紡絲
將紡絲液1與紡絲液2經(jīng)過(guò)專(zhuān)用噴絲板，其中紡絲液1經(jīng)過(guò)專(zhuān)用噴絲板的第1通道，形成纖維的“芯”，紡絲液2經(jīng)過(guò)專(zhuān)用噴絲板的第2通道形成纖維的“皮”，得到初生纖維；將初生纖維浸入過(guò)飽和凝固浴中，經(jīng)過(guò)2倍牽伸形成具有“皮芯”結(jié)構(gòu)的初生纖維；
Am 5 口
將具有“皮芯”結(jié)構(gòu)的初生纖維先經(jīng)過(guò)100°c烘箱烘燥10分鐘，進(jìn)入燒結(jié)烘箱，燒結(jié)烘箱內(nèi)溫度在250°c，燒結(jié)15分鐘，使外層聚乙烯醇充分炭化，內(nèi)層聚四氟乙烯材料在高溫下熔融，結(jié)合成聚四氟乙烯纖維；
高倍拉伸制得超細(xì)聚四氟乙烯纖維
將聚四氟乙烯纖維加熱到其玻璃化溫度以上，進(jìn)行3段拉伸，拉伸倍數(shù)控制在每段2 倍，達(dá)到8倍牽伸，然后自然冷卻，制得超細(xì)聚四氟乙烯纖維。該纖維直徑為14微米，強(qiáng)度為2. 5cN/dtex,細(xì)度離散值<10%。實(shí)施例3
又一種超細(xì)聚四氟乙烯纖維的制備方法，該方法具體步驟如下
5制備紡絲液1
用聚四氟乙烯高濃縮乳液，加水稀釋?zhuān)蛊湔扯鹊陀趌OOcp，加入燒堿調(diào)整PH值為10 ； 制備紡絲液2
用醇解度為90%聚乙烯醇在冷水中配制成120%的聚乙烯醇溶液，加入硫酸使其PH值在5，并按1:100加入硼酸，攪拌，使其形成凝膠，然后靜止真空脫泡15小時(shí)備用； 制備過(guò)飽和凝固浴
將硫酸鈉用50攝氏度的溫水溶解，并形成有晶體析出的過(guò)飽和溶液，加入燒堿調(diào)整PH 值為14; 紡絲
將紡絲液1與紡絲液2經(jīng)過(guò)專(zhuān)用噴絲板，其中紡絲液1經(jīng)過(guò)專(zhuān)用噴絲板的第1通道，形成纖維的“芯”，紡絲液2經(jīng)過(guò)專(zhuān)用噴絲板的第2通道形成纖維的“皮”，得到初生纖維；將初生纖維浸入過(guò)飽和凝固浴中，經(jīng)過(guò)2倍牽伸形成具有“皮芯”結(jié)構(gòu)的初生纖維；
燒結(jié)
將具有“皮芯”結(jié)構(gòu)的初生纖維先經(jīng)過(guò)150°C烘箱烘燥20分鐘，進(jìn)入燒結(jié)烘箱，燒結(jié)烘箱內(nèi)溫度在300°C，燒結(jié)30分鐘，使外層聚乙烯醇充分炭化，內(nèi)層聚四氟乙烯材料在高溫下熔融，結(jié)合成聚四氟乙烯纖維；
高倍拉伸制得超細(xì)聚四氟乙烯纖維
將聚四氟乙烯纖維加熱到其玻璃化溫度以上，進(jìn)行3段拉伸，前兩段拉伸倍數(shù)為3倍， 最后一段為2倍，達(dá)到18倍牽伸，然后自然冷卻，制得超細(xì)聚四氟乙烯纖維。該纖維直徑為10微米，強(qiáng)度為2. 5cN/dtex,細(xì)度離散值<10%。本發(fā)明利用獨(dú)特的紡絲工藝生產(chǎn)出超細(xì)聚四氟乙烯纖維，操作方便、簡(jiǎn)單易行，得到的超細(xì)聚四氟乙烯纖維綜合性能好。
權(quán)利要求
1.一種超細(xì)聚四氟乙烯纖維的制備方法，其特征在于該方法具體步驟如下制備紡絲液1用聚四氟乙烯高濃縮乳液，加水稀釋?zhuān)蛊湔扯鹊陀?00CP，加入燒堿調(diào)整PH值為 8 10 ；制備紡絲液2用醇解度為70%-90%聚乙烯醇在冷水中配制成109Γ20%的聚乙烯醇溶液，加入硫酸使其PH值在3飛之間，并按1 100加入硼酸，攪拌，使其形成凝膠，然后靜止真空脫泡10-15 小時(shí)備用；制備過(guò)飽和凝固浴將硫酸鈉用4(Γ50攝氏度的溫水溶解，并形成有晶體析出的過(guò)飽和溶液，加入燒堿調(diào)整PH值為12 14 ；紡絲將紡絲液1與紡絲液2經(jīng)過(guò)專(zhuān)用噴絲板，其中紡絲液1經(jīng)過(guò)專(zhuān)用噴絲板的第1通道，形成纖維的“芯”，紡絲液2經(jīng)過(guò)專(zhuān)用噴絲板的第2通道形成纖維的“皮”，得到初生纖維；將初生纖維浸入過(guò)飽和凝固浴中，經(jīng)過(guò)2倍牽伸形成具有“皮芯”結(jié)構(gòu)的初生纖維；Am 5 口將具有“皮芯”結(jié)構(gòu)的初生纖維先經(jīng)過(guò)10(Tl5(rC烘箱烘燥10-20分鐘，進(jìn)入燒結(jié)烘箱， 燒結(jié)烘箱內(nèi)溫度在25(T300°C，燒結(jié)15-30分鐘，使外層聚乙烯醇充分炭化，內(nèi)層聚四氟乙烯材料在高溫下熔融，結(jié)合成聚四氟乙烯纖維；高倍拉伸制得超細(xì)聚四氟乙烯纖維將聚四氟乙烯纖維加熱到其玻璃化溫度以上，進(jìn)行3段拉伸，拉伸倍數(shù)控制在每段2 3 倍，達(dá)到纊27倍牽伸，然后自然冷卻，制得超細(xì)聚四氟乙烯纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)聚四氟乙烯纖維的制備方法，其特征在于步驟B中，聚乙烯醇是對(duì)88或1788。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)聚四氟乙烯纖維的制備方法，其特征在于步驟B中，在攪拌時(shí)加入消泡劑，所述消泡劑為有機(jī)硅烷氧類(lèi)消泡劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)聚四氟乙烯纖維的制備方法，其特征在于步驟D中，專(zhuān)用噴絲板包括底板(1)、面板(2)和芯管(3)，在面板(2)上設(shè)有圓孔(21)，芯管(3)的一端固定在底板(1)上，另一端伸入到圓孔(21)中，芯管(3)與第1通道(11)與相通；圓孔(21) 與第2通道(12)相通。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種超細(xì)聚四氟乙烯纖維的制備方法，具體步驟為用聚四氟乙烯高濃縮乳液，加水稀釋?zhuān)苽浼徑z液1；用醇解度為70%-90%聚乙烯醇制備紡絲液2；將硫酸鈉用40～50攝氏度的溫水溶解，并形成有晶體析出的過(guò)飽和溶液，加入燒堿調(diào)整pH值為12~14，制備過(guò)飽和凝固?。粚⒓徑z液1與紡絲液2經(jīng)過(guò)專(zhuān)用噴絲板紡絲，形成具有“皮芯”結(jié)構(gòu)的初生纖維；燒結(jié)、高倍拉伸制得超細(xì)聚四氟乙烯纖維。本發(fā)明利用獨(dú)特的紡絲工藝生產(chǎn)出超細(xì)聚四氟乙烯纖維，操作方便、簡(jiǎn)單易行，得到的超細(xì)聚四氟乙烯纖維綜合性能好。
文檔編號(hào)D01D10/02GK102168322SQ20111007321
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者于淼涵, 陽(yáng)建軍 申請(qǐng)人:南京際華三五二一特種裝備有限公司