專利名稱：硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲及其制備和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐熱型長絲及其制備和應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲及其制備和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚苯硫醚(PPS)是以苯環(huán)在對位上連接硫原子而形成的剛性主鏈，結(jié)構(gòu)上由于有大n鍵的存在，所以性能極其穩(wěn)定。聚苯硫醚具有優(yōu)良的耐熱、耐腐蝕性能；PPS本身具有阻燃自熄性，具有極好的粘合性能，吸濕性小。PPS尺寸穩(wěn)定性好、無毒、具有良好的加工成型性，廣泛應(yīng)用于電子電器、機(jī)械、汽車、化工防腐、航空航天及軍事工業(yè)等領(lǐng)域，被稱為六大工程塑料之一，也是“八大”宇航材料之一，并且相對于其他工程材料與宇航材料，其良好的加工性能使得它具有較好的熔融可紡性，發(fā)展前景十分廣闊。相對于其他熱塑性塑料，聚苯硫醚具有非常突出的耐熱性。未改性聚苯硫醚的正常使用溫度在130 180°C范圍內(nèi)，瞬 時使用溫度200 220°C，時間不超過lOmin。然而為了在航空航天，交通運(yùn)輸，高溫?zé)煔獬龎m濾袋等領(lǐng)域中得到更廣泛的應(yīng)用，我們需要進(jìn)一步提高其耐熱性。尤其是對于PPS長絲制成的除塵濾布，在保證可紡性的同時，提高耐熱性來延長濾袋壽命成為PPS除塵濾袋迫切需要攻克的難關(guān)。袋式除塵器是一種高效的煙塵凈化設(shè)備，其除塵效率可達(dá)99. 99%。袋式除塵技術(shù)對高濃度的煙塵有較好的適應(yīng)性，可處理的煙塵濃度達(dá)1000g/m3以上，其核心部件為除塵濾袋。袋式除塵器的性能很大程度上取決于濾袋的性能。濾袋應(yīng)滿足耐高溫、耐腐蝕性好；抗折、耐磨、機(jī)械強(qiáng)度高；清灰后能保持一定的永久性容塵，以保持較高的過濾效率；均勻容塵狀態(tài)下透氣性好，壓力損失小；使用壽命長，成本低等要求。PPS纖維能滿足上述除塵濾袋所需要求，但由于其在長期高溫爐氣下工作，其使用壽命還有待提高，另外，在一些特殊行業(yè)的高溫除塵，PPS纖維的使用溫度還達(dá)不到要求。為了進(jìn)一步延長PPS纖維在高溫下的使用壽命及拓寬高溫除塵的使用領(lǐng)域，需要研制更加耐高溫的PPS纖維。目前，改善PPS耐熱性的方法有四種1.優(yōu)化加工過程；2.與其他耐高溫聚合物復(fù)合；3.加入助劑；4.添加無機(jī)填料。添加納米無機(jī)填料是改善PPS最常見并最有成效的方法，這種方法適用于工業(yè)生產(chǎn)并可以保持其可紡性。它主要是依靠無機(jī)填料的本身的熱性能及無機(jī)填料與PPS分子鏈的相互作用使得PPS復(fù)合材料的耐熱性能進(jìn)一步改善。“耐熱聚苯硫醚纖維性能的研究”(盛向前，張蕊萍，牛梅，楊晗，戴晉明，高立斌，自啟榮.產(chǎn)業(yè)用紡織品，2011，2 :0023-0027) —文指出PPS在高溫下降解會產(chǎn)生自由基
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行PPS纖維改性，SiO2的Si原子能與一S 發(fā)生配位作用抑制PPS主鏈降解，使得制品長期長期使用溫度提高到 24(TC。另外，“Fabrication，thermal and electrical propertiesof polyphenylene sulphide/copper(R. K. Goyal,K. R. Kambale, S. S. Nene，B. S. Selukar,S. Arbuj, U. P. Mulik. Materials Chemistry and Physics, 2011,128 :114 - 120) 一文提到含量為60%的納米銅粉能提高PPS的20%熱失重溫度約60°C。硅藻土由無定形的SiO2組成，并含有少量Fe203、CaO、MgO, Al2O3及有機(jī)雜質(zhì)。硅藻土通常呈淺黃色或淺灰色，質(zhì)軟，多孔而輕，工業(yè)上常用來作為保溫材料、過濾材料、填料、研磨材料、水玻璃原料、脫色劑及硅藻土助濾劑，催化劑載體等。硅藻土一般是由統(tǒng)稱為硅藻的單細(xì)胞藻類死亡以后的硅酸鹽遺骸形成的，其本質(zhì)是含水的非晶質(zhì)Si02。顯微鏡下可觀察到天然硅藻土的特殊多孔性構(gòu)造，這種微孔結(jié)構(gòu)是硅藻土具有特征理化性質(zhì)的原因(其結(jié)構(gòu)圖見圖I)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲及其制備和應(yīng)用，該耐熱型聚苯硫醚長絲具有一定可紡性，耐熱性能優(yōu)異，并有一定的導(dǎo)電性能，其綜合性能遠(yuǎn)優(yōu)于SiO2等填料改性的PPS長絲產(chǎn)品。本發(fā)明的一種硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲，該耐熱型聚苯硫醚長絲是通過以含有納米微通道的硅藻土為反應(yīng)器，采用銅離子溶液還原，制備硅藻土載銅納米復(fù)合體，進(jìn)而以硅藻土載銅復(fù)合體為填料加入PPS基體中制成母粒，進(jìn)行熔融紡絲并牽伸成絲制備而成的；所述的耐熱型聚苯硫醚長絲中硅藻土載銅復(fù)合體填料的質(zhì)量含量為5 30%，硅藻土載銅納米復(fù)合體中銅的含量為0. 5 30wt%。本發(fā)明的一種硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲的制備方法，包括(I)硅藻土載銅填料的制備將硅藻土與去離子水配成懸濁液，攪拌均勻后，加入還原劑，混合均勻，然后加入含銅離子的易溶物(其含量根據(jù)所需含銅量按與硅藻土質(zhì)量比進(jìn)行添加，實(shí)驗(yàn)所得含銅量在5Wt9T30wt%時的復(fù)合填料效果較為理想)，再加入銅保護(hù)劑，攪拌反應(yīng)l_5h后，進(jìn)行離心或抽濾，去離子水洗滌3飛次后烘干，最后球磨成微納米級粉末娃藻土載銅填料；(2)耐熱型PPS母粒的制備將上述微納米級粉末硅藻土載銅填料與聚苯硫醚切片按捏合預(yù)混，得到預(yù)混料；然后將預(yù)混料擠出，最后進(jìn)行造粒，得到耐熱型聚苯硫醚母粒;(3)耐熱型PPS長絲的制備將上述耐熱型聚苯硫醚母粒干燥結(jié)晶后，在310-330°C下熔融紡絲成形，冷卻后上油，初步卷繞后牽伸定型，即可。步驟(I)中所述的硅藻土為2000目(目粒度是指原料顆粒的尺寸，一般以顆粒的最大長度來表示，2000目為6. 5 ii m)。步驟(I)中所述的懸濁液中硅藻土與去離子水的比例為Ig :80mL。步驟(I)中所述的含銅離子的易溶物為CuSO4或CuCl2。步驟(I)中所述的攪拌反應(yīng)的轉(zhuǎn)速為100-1000rpm。步驟(I)中所述的還原劑為抗壞血酸、葡萄糖或硼氫化物。所述的還原劑為抗壞血酸時還原劑與Cu2+的摩爾比為I. 5 :1 ;還原劑為葡萄糖時還原劑與Cu2+的摩爾比為2 1 ;還原劑為硼氫化物時還原劑與Cu2+的摩爾比為2:1。
步驟(I)中所述的攪拌反應(yīng)的條件為當(dāng)還原劑為抗壞血酸時反應(yīng)溫度為80°C，pH值為8、；當(dāng)還原劑為葡萄糖時反應(yīng)溫度為60°C，pH值為8、；當(dāng)還原劑為硼氫化物是反應(yīng)溫度為室溫，pH值為11. 5^12. 5。步驟(I)中所述的銅保護(hù)劑為十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、聚乙二醇(PEG-2000 )、聚乙二醇(PEG-6000 )或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。所述的銅保護(hù)劑為SDBS時，SDBS與Cu2+的質(zhì)量比為1:0. 9-1. I ;銅保護(hù)劑為SDS時，SDS與Cu2+的質(zhì)量比為1:0. 9-1. I ;銅保護(hù)劑為PEG-2000時，PEG-2000與Cu2+的質(zhì)量比為1:0. 9-1. I ;銅保護(hù)劑為PEG-6000時，PEG-6000與Cu2+的質(zhì)量比為2:0. 9-1. I ;銅保護(hù)劑為PVP時，PVP與Cu2+的質(zhì)量比為2:0. 9-1. I。步驟(2)中所述聚苯硫醚切片為線性聚苯硫醚，其原料分子量分布指數(shù)Mw/Mn ( 5，熔融指數(shù)為 50 200g/10min (ASTM D1238-00)。 步驟(2)中所述的捏合預(yù)混為在100°C下以60rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行。步驟(2)中所述的將預(yù)混料擠出為用五區(qū)溫控雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出，其溫度設(shè)置為一區(qū)溫度270°C，二區(qū)溫度283°C，三區(qū)溫度287°C，四區(qū)溫度287°C，五區(qū)溫度287°C。步驟(2)中所述的耐熱型PPS母粒中硅藻土載銅填料的含量為5_30wt%。步驟(2)中所述的耐熱型PPS母粒中娃藻土載銅填料的含量5wt%、10wt%、16wt%、20wt% 或 30wt%。步驟(3)中所述的干燥結(jié)晶為在真空度9. 5KPa、溫度130°C下干燥結(jié)晶48h。步驟(3)中所述的牽伸定型為在150°C的條件下實(shí)現(xiàn)3倍牽伸，熱定型溫度為210°C，具體方式為熱輥定型。步驟(3)中所述的上油中油劑與水的體積比為1:9，初步卷繞中卷繞速率為1000m/mino步驟(3)中所述的熔融紡絲中噴絲板孔徑為0. 3mm，長徑比(L/D)為2. 5，計(jì)量泵轉(zhuǎn)速為20r/min，側(cè)吹風(fēng)溫度40°C。本發(fā)明的一種硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲應(yīng)用于制備除塵濾袋、防護(hù)服、塑料或橡膠。本發(fā)明的熱型聚苯硫醚長絲用于制備各種塑料、橡膠，在低含量銅粉條件下大幅度提聞其耐熱性。本發(fā)明中銅粉粒徑以及含銅量可控，是指銅粉粒徑根據(jù)添加的銅保護(hù)劑及不同分別出現(xiàn)以下分布SDBS 2. 0 6. Onm ；SDS I. 5 9. Onm ；PEG-20000. 5 5. 5nm ；PEG-60004. (T27. 5nm ；PVP 12. (T46. Onm0而含銅量可根據(jù)需要調(diào)節(jié)硅藻土和硫酸銅配比制備含銅量低于30wt%的復(fù)合填料。本發(fā)明的一種硅藻土載銅為填料的耐熱型PPS長絲，復(fù)合體中的銅粉粒徑以及含銅量可控，作為填料加入聚苯硫醚基體中可大幅度提高PPS的耐熱性、導(dǎo)熱性(硅藻土載銅改性的PPS長絲長期使用溫度提高到220°C ^255°C,比純PPS長絲長期使用溫度提高了400C 75°C，并賦予材料一定的導(dǎo)電性能(電導(dǎo)率可4. 7X KT13S cm_^2. 9X 10_8S cnT1)。而在銅含量僅為0. 5wt%^6wt%時，20%熱失重溫度提高到560°C 595°C，比純PPS長絲提高350C ^70°C)0而硅藻土載銅填料中銅粉在0. 5 46nm范圍內(nèi)做到較窄分布的粒徑可控，在保證填充銅粉提高PPS耐熱性能效果，可做到含銅量30wt%以下可控。本發(fā)明利用其納米通道作為反應(yīng)器制成納米銅粉大大降低銅粉生產(chǎn)成本。銅粉中含有大量自由電子，它與硅藻土中的Si原子能協(xié)同抑制一S 的降解，使得硅藻土載銅改性的PPS長絲長期使用溫度提高到220°C ^255°C,比純PPS長絲長期使用溫度提高了400C 75°C。而在銅含量僅為0. 5wt%^6wt%時，20%熱失重溫度提高到560°C 595°C，比純PPS長絲提高35°C 70°C，大大降低了銅粉的使用量。有益效果( I)本發(fā)明中的硅藻土載銅填料制成率高，原料成本低，含銅量可控，銅粉粒度均勻可控；(2)本發(fā)明得到的PPS長絲，具有一定可紡性，耐熱性能優(yōu)異，并有一定的導(dǎo)電性能，其綜合性能遠(yuǎn)優(yōu)于SiO2等填料改性的PPS長絲產(chǎn)品，與同性能級別的純銅粉填料PPS長絲相比，銅粉生產(chǎn)成本大大降低，銅粉使用量也大大降低。


圖I是硅藻土外觀形貌圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)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(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)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(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例I將10g2000目(目粒度是指原料顆粒的尺寸，一般以顆粒的最大長度來表示，2000目為6. 5 ii m)娃藻土配成800ml懸池液,攪拌均勻,加入8. 25g抗敗血酸混合均勻，然后加A 7. 8IgCuSO4 *5H20,加入2g銅保護(hù)劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，在80°C、用NaOH調(diào)節(jié)pH為8、的環(huán)境下，以400rpm的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)2h，取出漿料進(jìn)行離心或抽濾洗滌，去離子水洗滌3飛次后烘干，球磨成微納米級粉末。將硅藻土載銅填料與純PPS切片(PPS切片為線性PPS，分子量分布指數(shù)Mw/Mn為3. 0，熔融指數(shù)為120g/10min (ASTM D1238-00))按填料含量為20wt%的比例在100。。下，以60rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行捏合預(yù)混，得到預(yù)混料。將預(yù)混料用五區(qū)溫控雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出，其溫度設(shè)置為一區(qū)溫度270°C，二區(qū)溫度283°C，三區(qū)溫度287 V，四區(qū)溫度287 V，五區(qū)溫度287 C。最后進(jìn)打造粒。將所得改性PPS母粒置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥箱中進(jìn)行干燥和預(yù)結(jié)晶，其中，真空度9. 5KPa，溫度為130°C，時間為48h ;再經(jīng)熔融擠出紡絲成形，紡絲溫度為320°C。噴絲板孔徑為0. 3mm，長徑比(L/D)為2. 5，計(jì)量泵轉(zhuǎn)速為20r/min，側(cè)吹風(fēng)溫度40°C;冷卻后上油，油劑與水配比為1:9 ;初步卷繞,卷繞速率1000m/min。卷繞后在牽伸-熱定型機(jī)150°C的條件下實(shí)現(xiàn)3倍牽伸，熱定型溫度為210°C，具體方式為熱輥定型。由上述工藝硅藻土載銅性能為銅粉粒徑2. (T6. Onm,含銅量20wt%。由上述工藝制備的PPS長絲性能為PPS長絲長期使用溫度為246°C，20%熱失重溫度為589°C，電導(dǎo)率為
2.4X 10 9S cm 1O實(shí)施例2將10g2000目(目粒度是指原料顆粒的尺寸，一般以顆粒的最大長度來表示，2000目為6. 5 iim)硅藻土配成800ml懸濁液，攪拌均勻，加入16. 88g葡萄糖混合均勻，然后加入7. 97gCuCl2 *2H20，加入3g銅保護(hù)劑十二烷基硫酸鈉(SDS)，在60°C、用NaOH調(diào)節(jié)pH為8 9的環(huán)境下，以400rpm的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)2h，取出漿料進(jìn)行離心或抽濾洗滌，去離子水洗滌3 5次后烘干，球磨成微納米級粉末。將硅藻土載銅填料與純PPS切片(PPS切片為線性PPS，分子量分布指數(shù)Mw/Mn為3. 0，熔融指數(shù)為120g/10min (ASTM D1238-00))按填料含量為30wt%的比例在100。。下，以60rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行捏合預(yù)混，得到預(yù)混料。將預(yù)混料用五區(qū)溫控雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出，其溫度設(shè)置為一區(qū)溫度270°C，二區(qū)溫度283°C，三區(qū)溫度287 V，四區(qū)溫度287 V，五區(qū)溫度287 C。最后進(jìn)打造粒。將所得改性PPS母粒置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥箱中進(jìn)行干燥和預(yù)結(jié)晶，其中，真空度9. 5KPa，溫度為130°C，時間為48h ;再經(jīng)熔融擠出紡絲成形，紡絲溫度為320°C。噴絲板孔 徑為0. 3mm，長徑比(L/D)為2. 5，計(jì)量泵轉(zhuǎn)速為20r/min，側(cè)吹風(fēng)溫度40°C;冷卻后上油，油劑與水配比為1:9 ;初步卷繞,卷繞速率1000m/min。卷繞后在牽伸-熱定型機(jī)150°C的條件下實(shí)現(xiàn)3倍牽伸，熱定型溫度為210°C，具體方式為熱輥定型。由上述工藝制備的娃藻土載銅性能為銅粉粒徑I. 5 9. Onm,含銅量30wt%。由上述工藝制備的PPS長絲性能為PPS長絲長期使用溫度為237°C，20%熱失重溫度為595°C，電導(dǎo)率為 2. 9X10_8S cnT1。實(shí)施例3將10g2000目(目粒度是指原料顆粒的尺寸，一般以顆粒的最大長度來表示，2000目為6. 5iim)硅藻土配成800ml懸濁液，攪拌均勻，加入I. 69g硼氫化鉀混合均勻，然后加A 3. 9IgCuSO4 5H20，加入Ig銅保護(hù)劑聚乙二醇(PEG-2000)，在室溫、用NaOH調(diào)節(jié)pH為
11.5^12. 5的環(huán)境下，以400rpm的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)2h，取出漿料進(jìn)行離心或抽濾洗滌，去離子水洗滌3 5次后烘干，球磨成微納米級粉末。將硅藻土載銅填料與純PPS切片(PPS切片為線性PPS，分子量分布指數(shù)Mw/Mn為3.0，熔融指數(shù)為120g/10min (ASTM D1238-00))按填料含量為10界七％的比例在100。。下，以60rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行捏合預(yù)混，得到預(yù)混料。將預(yù)混料用五區(qū)溫控雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出，其溫度設(shè)置為一區(qū)溫度270°C，二區(qū)溫度283°C，三區(qū)溫度287 V，四區(qū)溫度287 V，五區(qū)溫度287 C。最后進(jìn)打造粒。將所得改性PPS母粒置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥箱中進(jìn)行干燥和預(yù)結(jié)晶，其中，真空度9. 5KPa，溫度為130°C，時間為48h ;再經(jīng)熔融擠出紡絲成形，紡絲溫度為320°C。噴絲板孔徑為0. 3mm，長徑比(L/D)為2. 5，計(jì)量泵轉(zhuǎn)速為20r/min，側(cè)吹風(fēng)溫度40°C;冷卻后上油，油劑與水配比為1:9 ;初步卷繞,卷繞速率1000m/min。卷繞后在牽伸-熱定型機(jī)150°C的條件下實(shí)現(xiàn)3倍牽伸，熱定型溫度為210°C，具體方式為熱輥定型。由上述工藝制備的硅藻土載銅性能為銅粉粒徑0. 5^5. 5nm,含銅量10wt%。由上述工藝制備的PPS長絲性能為PPS長絲長期使用溫度為228°C，20%熱失重溫度為571°C，電導(dǎo)率為 7. 5 X KT12S cnT1。實(shí)施例4將10g2000目(目粒度是指原料顆粒的尺寸，一般以顆粒的最大長度來表示，2000目為6. 5iim)硅藻土配成800ml懸濁液，攪拌均勻，加入I. 19g硼氫化鈉混合均勻，然后加A 3. 9IgCuSO4 5H20，加入2g銅保護(hù)劑聚乙二醇(PEG-6000)，在室溫、用NaOH調(diào)節(jié)pH為
11.5^12. 5的環(huán)境下，以400rpm的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)2h，取出漿料進(jìn)行離心或抽濾洗滌，去離子水洗滌3 5次后烘干，球磨成微納米級粉末。將硅藻土載銅填料與純PPS切片(PPS切片為線性PPS，分子量分布指數(shù)Mw/Mn為3. 0，熔融指數(shù)為120g/10min (ASTM D1238-00))按填料含量為5wt%的比例在100°C下，以60rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行捏合預(yù)混，得到預(yù)混料。將預(yù)混料用五區(qū)溫控雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出，其溫度設(shè)置為一區(qū)溫度270°C，二區(qū)溫度283°C，三區(qū)溫度287°C，四區(qū)溫度287°C，五區(qū)溫度287 C。最后進(jìn)打造粒。
將所得改性PPS母粒置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥箱中進(jìn)行干燥和預(yù)結(jié)晶，其中，真空度9. 5KPa，溫度為130°C，時間為48h ;再經(jīng)熔融擠出紡絲成形，紡絲溫度為320°C。噴絲板孔徑為0. 3mm，長徑比(L/D)為2. 5，計(jì)量泵轉(zhuǎn)速為20r/min，側(cè)吹風(fēng)溫度40°C;冷卻后上油，油劑與水配比為1:9 ;初步卷繞,卷繞速率1000m/min。卷繞后在牽伸-熱定型機(jī)150°C的條件下實(shí)現(xiàn)3倍牽伸，熱定型溫度為210°C，具體方式為熱輥定型。由上述工藝制備的硅藻土載銅性能為銅粉粒徑4. (T27. 5nm,含銅量10wt%。由上述工藝制備的PPS長絲性能為PPS長絲長期使用溫度為220°C，20%熱失重溫度為560°C，電導(dǎo)率為 4. 7 X KT13S cnT1。實(shí)施例5將10g2000目(目粒度是指原料顆粒的尺寸，一般以顆粒的最大長度來表示，2000目為6. 5iim)硅藻土配成800ml懸濁液，攪拌均勻，加入2. 38g硼氫化鈉混合均勻，然后加A 7. 82gCuS04 5H20，加入4g銅保護(hù)劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，在室溫、用NaOH調(diào)節(jié)pH為
11.5^12. 5的環(huán)境下，以400rpm的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)2h，取出漿料進(jìn)行離心或抽濾洗滌，去離子水洗滌3 5次后烘干，球磨成微納米級粉末。將硅藻土載銅填料與純PPS切片(PPS切片為線性PPS，分子量分布指數(shù)Mw/Mn為3.0，熔融指數(shù)為120g/10min (ASTM D1238-00))按填料含量為16界七％的比例在100。。下，以60rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行捏合預(yù)混，得到預(yù)混料。將預(yù)混料用五區(qū)溫控雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出，其溫度設(shè)置為一區(qū)溫度270°C，二區(qū)溫度283°C，三區(qū)溫度287 V，四區(qū)溫度287 V，五區(qū)溫度287 C。最后進(jìn)打造粒。將所得改性PPS母粒置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥箱中進(jìn)行干燥和預(yù)結(jié)晶，其中，真空度9. 5KPa，溫度為130°C，時間為48h ;再經(jīng)熔融擠出紡絲成形，紡絲溫度為320°C。噴絲板孔徑為0. 3mm，長徑比(L/D)為2. 5，計(jì)量泵轉(zhuǎn)速為20r/min，側(cè)吹風(fēng)溫度40°C;冷卻后上油，油劑與水配比為1:9 ;初步卷繞,卷繞速率1000m/min。卷繞后在牽伸-熱定型機(jī)150°C的條件下實(shí)現(xiàn)3倍牽伸，熱定型溫度為210°C，具體方式為熱輥定型。由上述工藝制備的硅藻土載銅性能為銅粉粒徑12. (T46. Onm,含銅量20wt%。由上述工藝制備的PPS長絲性能為PPS長絲長期使用溫度為255°C，20%熱失重溫度為581°C，電導(dǎo)率為 9. 6 X KTiciS cnT1。
權(quán)利要求
1.一種硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲，該耐熱型聚苯硫醚長絲是通過以含有納米微通道的硅藻土為反應(yīng)器，采用銅離子溶液還原，制備硅藻土載銅納米復(fù)合體，進(jìn)而以硅藻土載銅復(fù)合體為填料加入PPS基體中制成母粒，進(jìn)行熔融紡絲并牽伸成絲制備而成的；所述的耐熱型聚苯硫醚長絲中硅藻土載銅復(fù)合體填料的質(zhì)量含量為5 30%，硅藻土載銅納米復(fù)合體中銅的含量為O. 5"30wt%o
2.一種硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲的制備方法，包括 (1)將硅藻土與去離子水配成懸濁液，攪拌均勻后，加入還原劑，混合均勻，然后加入含銅離子的易溶物，再加入銅保護(hù)劑，攪拌反應(yīng)l_5h后，進(jìn)行離心或抽濾，去離子水洗滌3 5次后烘干，最后球磨成微納米級粉末硅藻土載銅填料； (2)將上述微納米級粉末硅藻土載銅填料與聚苯硫醚切片按捏合預(yù)混，得到預(yù)混料；然后將預(yù)混料擠出，最后進(jìn)行造粒，得到耐熱型聚苯硫醚母粒； (3)將上述耐熱型聚苯硫醚母粒干燥結(jié)晶后，在310-330°C下熔融紡絲成形，冷卻后上油，初步卷繞后牽伸定型，即可。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的硅藻土為2000目；所述的懸濁液中硅藻土與去離子水的比例為 Ig :80mL。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的含銅離子的易溶物為CuSO4或CuCl2 ;所述的還原劑為抗壞血酸、葡萄糖或硼氫化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲的制備方法，其特征在于所述的還原劑為抗壞血酸時還原劑與Cu2+的摩爾比為I. 5 :1 ;還原劑為葡萄糖時還原劑與Cu2+的摩爾比為2 1 ;還原劑為硼氫化物時還原劑與Cu2+的摩爾比為2 :1。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的攪拌反應(yīng)的條件為當(dāng)還原劑為抗壞血酸時反應(yīng)溫度為.80°C，pH值為8、；當(dāng)還原劑為葡萄糖時反應(yīng)溫度為60°C，pH值為8、；當(dāng)還原劑為硼氫化物是反應(yīng)溫度為室溫，PH值為11. 5^12. 5。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的銅保護(hù)劑為十二烷基苯磺酸鈉SDBS、十二烷基硫酸鈉SDS、聚乙二醇PEG-2000、聚乙二醇PEG-6000或聚乙烯吡咯烷酮PVP。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲的制備方法，其特征在于所述的銅保護(hù)劑為SDBS時，SDBS與Cu2+的質(zhì)量比為1:0. 9-1. I ;銅保護(hù)劑為SDS時,SDS與Cu2+的質(zhì)量比為1:0. 9-1. I ;銅保護(hù)劑為PEG-2000時，PEG-2000與Cu2+的質(zhì)量比為1:0. 9-1. I ;銅保護(hù)劑為PEG-6000 時，PEG-6000 與Cu2+的質(zhì)量比為2:0. 9-1. I ;銅保護(hù)劑為PVP時，PVP與Cu2+的質(zhì)量比為2:0. 9-1. I。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述聚苯硫醚切片為線性聚苯硫醚，其原料分子量分布指數(shù)Mw/Mn ( 5，熔融指數(shù)為5(T200g/10min ;步驟(2)中所述的將預(yù)混料擠出為用五區(qū)溫控雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出，其溫度設(shè)置為一區(qū)溫度270°C，二區(qū)溫度283°C，三區(qū)溫度287°C，四區(qū)溫度287 °C，五區(qū)溫度287 °C。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的牽伸定型為在150°C的條件下實(shí)現(xiàn)3倍牽伸，熱定型溫度為210°C，具體方式為熱輥定型；所述的上油中油劑與水的體積比為1:9，初步卷繞中卷繞速率為1000m/min ;所述的熔融紡絲中噴絲板孔徑為O. 3mm，長徑比為2. 5，計(jì)量泵轉(zhuǎn)速為20r/min，側(cè)吹風(fēng)溫度40°C。
11.一種硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲應(yīng)用于制備除塵濾袋、防護(hù)服、塑料或橡膠。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硅藻土載銅為填料的耐熱型聚苯硫醚長絲及其制備和應(yīng)用，該耐熱型聚苯硫醚長絲中硅藻土載銅復(fù)合體填料的質(zhì)量含量為5~30%；其制備方法，包括(1)將硅藻土與去離子水配成懸濁液，加入還原劑、含銅離子的易溶物、銅保護(hù)劑，反應(yīng)結(jié)束后球磨成微納米級粉末硅藻土載銅填料；(2)將上述微納米級粉末硅藻土載銅填料與聚苯硫醚切片按捏合預(yù)混，得到預(yù)混料；然后將預(yù)混料擠出，最后進(jìn)行造粒，得到耐熱型聚苯硫醚母粒；(3)將上述耐熱型聚苯硫醚母粒干燥結(jié)晶后，熔融紡絲成形，冷卻后上油，初步卷繞后牽伸定型，即可。本發(fā)明的PPS長絲，具有良好的可紡性，耐熱性能優(yōu)異，應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號D01D5/16GK102677219SQ20121017972
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者周哲, 孟思, 張須臻, 朱美芳, 胡澤旭, 陳龍 申請人:東華大學(xué)