一種聚苯硫醚長(zhǎng)絲的多級(jí)拉伸熱定型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及差別化高性能纖維材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言是一種聚苯硫醚(PPS)長(zhǎng)絲的多級(jí)拉伸熱定型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚苯硫醚(PPS)纖維具有諸多優(yōu)異性能，如自身阻燃性、良好的熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)品性、絕緣性能及優(yōu)良的力學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用在火力發(fā)電、化工、建材、冶金、航空航天等領(lǐng)域。目前，國(guó)內(nèi)PPS纖維的制備以短纖維為主，涉及長(zhǎng)絲生產(chǎn)及研宄較少，且還都停留在試驗(yàn)階段，得出的工藝技術(shù)不適合工業(yè)生產(chǎn)。隨著環(huán)保壓力的增大，國(guó)內(nèi)對(duì)PPS纖維的需求量會(huì)進(jìn)一步大幅增長(zhǎng)。一種成熟的、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的適合工業(yè)生產(chǎn)的PPS纖維牽伸技術(shù)已經(jīng)成為亟待攻關(guān)的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種聚苯硫醚長(zhǎng)絲的多級(jí)拉伸熱定型方法，從而提高聚苯硫醚(PPS)長(zhǎng)絲的生產(chǎn)穩(wěn)定性和有效牽伸倍數(shù)、力學(xué)性能和條干均勻性。
[0004]為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種聚苯硫醚長(zhǎng)絲的多級(jí)拉伸熱定型方法，包括六個(gè)步驟區(qū)域進(jìn)行:冷牽區(qū)、熱牽一區(qū)、熱牽二區(qū)、緊張高溫?zé)岫ㄐ蛥^(qū)、冷卻區(qū)、卷繞區(qū)；
①冷牽區(qū)
將單根纖維纖度15_17dtex的聚苯硫醚初生纖維卷筒掛于固定的絲筒架上，先后通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)絲件引入羅拉前轉(zhuǎn)子，聚苯硫醚初生纖維經(jīng)過(guò)羅拉前轉(zhuǎn)子穩(wěn)定后喂入羅拉，用羅拉的橡膠皮圈和鋼制導(dǎo)輥將聚苯硫醚初生纖維纖維壓緊，出羅拉后纖維送至熱拉伸I盤(pán)并繞于I盤(pán)；橡膠皮圈和鋼制導(dǎo)棍為室溫，I盤(pán)為94°C，通過(guò)牽伸I盤(pán)與鋼制導(dǎo)棍的線速度差給纖維1.05倍的牽伸倍數(shù)，通過(guò)I盤(pán)的加熱作用后進(jìn)入熱牽一區(qū)；
②熱牽一區(qū)
纖維出I盤(pán)后，繞于II盤(pán)，II盤(pán)溫度為105°C，通過(guò)I盤(pán)與II盤(pán)的線速度差給纖維2.4倍的牽伸倍數(shù)；
③熱牽二區(qū)
由II盤(pán)牽出的纖維繞于III盤(pán)，III盤(pán)溫度設(shè)定為115°C，通過(guò)III盤(pán)與II盤(pán)的線速度差給纖維1.8倍的牽伸倍數(shù)；
④緊張高溫?zé)岫ㄐ蛥^(qū)
纖維出III盤(pán)后，通過(guò)熱板，繞于IV盤(pán)，防止打滑，熱板設(shè)定溫度為170°C，IV盤(pán)設(shè)定溫度為20°C，通過(guò)IV盤(pán)與III盤(pán)的線速度差給纖維1.12倍的牽伸倍數(shù)；
⑤冷卻區(qū)
纖維出IV盤(pán)后，由導(dǎo)絲件引導(dǎo)，經(jīng)過(guò)空氣冷卻到達(dá)卷繞區(qū)，
⑥卷繞區(qū)纖維經(jīng)導(dǎo)絲件引導(dǎo)入橫動(dòng)裝置，由摩擦輥帶動(dòng)筒管卷繞成型。
[0005]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，羅拉與I盤(pán)的軸距是350mm，I盤(pán)與II盤(pán)的軸距是450mm，II盤(pán)與III盤(pán)的軸距是550mm，III盤(pán)與IV盤(pán)的軸距是750mm。
[0006]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，纖維在I盤(pán)、II盤(pán)和III盤(pán)上沿順時(shí)針繞8圈。
[0007]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，纖維在IV盤(pán)上沿順時(shí)針繞10圈。
[0008]本發(fā)明采用聚苯硫醚初生纖維(PPS-UDY纖維)，利用PPS-UDY纖維的結(jié)構(gòu)特性，通過(guò)冷牽、多區(qū)熱牽、緊張高溫?zé)岫ㄐ汀⒓娱L(zhǎng)冷卻區(qū)、卷繞成型等復(fù)合技術(shù)，合理的分配牽伸區(qū)和牽伸溫度，并利用高溫緊張熱定型控制PPS長(zhǎng)絲的尺寸穩(wěn)定性。提高PPS纖維的可紡性，減少毛絲斷頭和繞輥率，使PPS長(zhǎng)絲生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，取向度、結(jié)晶度提高，聚集態(tài)結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，提高PPS長(zhǎng)絲的生產(chǎn)穩(wěn)定性和有效牽伸倍數(shù)，力學(xué)性能和條干均勻性提高。
[0009]本發(fā)明PPS長(zhǎng)絲總牽伸倍數(shù)可達(dá)到5.1倍，拉伸斷裂強(qiáng)度可達(dá)4.0cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率20-26%，沸水收縮率1.5%-3.2%，干熱收縮率5.3%_7.2%，纖維結(jié)晶度為70.1%，取向度2.4 Km/s，PPS長(zhǎng)絲的熔融峰溫為285.37°C，氮?dú)猸h(huán)境中熱分解溫度為503.3°C，纖維條干良好，粗細(xì)均勻。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為PPS長(zhǎng)絲牽伸熱定型工藝流程圖。
[0011 ] 圖中，1-絲筒架，2-卷筒，3-纖維，4-第一導(dǎo)絲件，5-第二導(dǎo)絲件，6-羅拉前轉(zhuǎn)子，7-橡Jj父皮圈，8-鋼制導(dǎo)棍，9-變頻電機(jī)，1-1盤(pán)，11-1I盤(pán)，12_ III盤(pán)，13-熱板，14_ IV盤(pán)，15-橫動(dòng)裝置，16-摩擦輥，17-PPS長(zhǎng)絲絲筒。
[0012]圖2為PPS長(zhǎng)絲縱向SEM圖像，圖中可知，PPS纖維表面光滑整潔，條干均勻。
[0013]圖3為PPS長(zhǎng)絲橫截面SEM圖像，圖中可知，PPS纖維呈圓形，內(nèi)部均一無(wú)孔洞。
[0014]圖4為PPS長(zhǎng)絲DSC數(shù)據(jù)圖譜，圖中可知，PPS長(zhǎng)絲的熔融峰溫為285.37°C。
[0015]圖5為PPS長(zhǎng)絲氮?dú)夥諊鸁嶂貓D譜，圖中可知，PPS長(zhǎng)絲的熱分解溫度為503.3°C。
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1所示的是本發(fā)明用到的聚苯硫醚長(zhǎng)絲的多級(jí)拉伸熱定型裝置，它包括以下按順序依次布置的部件:絲筒架1、第一導(dǎo)絲桿3、第二導(dǎo)絲桿5、羅拉前轉(zhuǎn)子6、羅拉、I盤(pán)10，II盤(pán)11，III盤(pán)12，高溫?zé)岚?3，IV盤(pán)14，橫動(dòng)裝置15，摩擦輥16和絲筒17。其中，羅拉上有壓緊接觸的橡膠皮圈I和導(dǎo)輥8。聚苯硫醚初生纖維(PPS-UDY)卷筒2置于絲筒架I上，羅拉和所有的熱盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)均由變頻電機(jī)9帶動(dòng)。羅拉與I盤(pán)的軸距是350mm，I盤(pán)與II盤(pán)的軸距是450mm，II盤(pán)與III盤(pán)的軸距是550mm，III盤(pán)與IV盤(pán)的軸距是750mm。單根纖維纖度為 15-17dtexo
[0017]本發(fā)明所述的一種聚苯硫醚長(zhǎng)絲的多級(jí)拉伸熱定型方法，包括六個(gè)步驟區(qū)域進(jìn)行:冷牽區(qū)、熱牽一區(qū)、熱牽二區(qū)、緊張高溫?zé)岫ㄐ蛥^(qū)、冷卻區(qū)、卷繞區(qū)；
①冷牽區(qū)
將聚苯硫醚初生纖維(PPS-UDY)卷筒2掛于固定的絲筒架I上，先后通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)絲件引入羅拉前轉(zhuǎn)子，聚苯硫醚初生纖維3經(jīng)過(guò)羅拉前轉(zhuǎn)子6穩(wěn)定后喂入羅拉，用羅拉的橡膠皮圈7和鋼制導(dǎo)輥8將聚苯硫醚初生纖維3壓緊，出羅拉后纖維3送至熱拉伸I盤(pán)10并順時(shí)針繞I盤(pán)8圈，防止打滑；橡膠皮圈7和鋼制導(dǎo)輥8為室溫，I盤(pán)10為94°C，通過(guò)牽伸I盤(pán)10與鋼制導(dǎo)輥8的線速度差給纖維1.05倍的牽伸倍數(shù)，通過(guò)I盤(pán)10的加熱作用后進(jìn)入熱牽一區(qū)；
②熱牽一區(qū)
纖維3出I盤(pán)10后，順時(shí)針繞II盤(pán)11 8圈，II盤(pán)11溫度為105°C，通過(guò)I盤(pán)10與II
盤(pán)11的線速度差給纖維2.4倍的牽伸倍數(shù)；
③熱牽二區(qū)
由II盤(pán)11牽出的纖維3沿順時(shí)針繞III盤(pán)12 8圈，III盤(pán)12溫度設(shè)定為115°C，通過(guò)III盤(pán)12與II盤(pán)11的線速度差給纖維1.8倍的牽伸倍數(shù)；
④緊張高溫?zé)岫ㄐ蛥^(qū)
纖維3出III盤(pán)12后，通過(guò)熱板13，順時(shí)針繞IV盤(pán)14 10圈，防止打滑，熱板13設(shè)定溫度為170°C，IV盤(pán)14設(shè)定溫度為20°C，通過(guò)IV盤(pán)14與III盤(pán)12的線速度差給纖維1.12倍的牽伸倍數(shù)；此區(qū)以賦予纖維緊張度為主，牽伸倍數(shù)不宜過(guò)大。
[0018]⑤冷卻區(qū)
纖維3出IV盤(pán)14后，由導(dǎo)絲件引導(dǎo)，經(jīng)過(guò)空氣冷卻到達(dá)卷繞區(qū)，此區(qū)纖維的張力維持在
1.1牛左右。
[0019]⑥卷繞區(qū)
纖維3經(jīng)導(dǎo)絲件引導(dǎo)入橫動(dòng)裝置15，由摩擦輥16帶動(dòng)筒管卷繞成型。卷繞區(qū)的超喂率為1% — 5%，橫動(dòng)頻率依紡速而定。卷繞成型后，得到PPS長(zhǎng)絲絲筒17。
[0020](2 )產(chǎn)品的檢測(cè)和表征
對(duì)制備的PPS長(zhǎng)絲形貌、結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能進(jìn)行檢測(cè)和表征。
[0021]用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)纖維的縱面和橫截面進(jìn)行表征。
[0022]用差示掃描量熱儀、聲速儀對(duì)纖維的結(jié)晶度、熔點(diǎn)、取向度進(jìn)行表征。
[0023]用半自動(dòng)強(qiáng)伸儀進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。
[0024]用熱重分析儀對(duì)纖維的熱分解性能進(jìn)行表征。
[0025]用縷紗測(cè)長(zhǎng)儀、電熱恒溫鼓風(fēng)烘箱、恒溫水浴鍋、重錘、立式度量?jī)x對(duì)纖維的尺寸穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)。
[0026](3)產(chǎn)品儲(chǔ)存
制備完成的PPS長(zhǎng)絲絲筒應(yīng)裝袋，儲(chǔ)存于干燥、避光、清潔環(huán)境，防止腐蝕，儲(chǔ)存溫度為250C ±2°C，相對(duì)濕度< 25%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聚苯硫醚長(zhǎng)絲的多級(jí)拉伸熱定型方法，其特征在于:包括六個(gè)步驟區(qū)域進(jìn)行:冷牽區(qū)、熱牽一區(qū)、熱牽二區(qū)、緊張高溫?zé)岫ㄐ蛥^(qū)、冷卻區(qū)、卷繞區(qū)； ①冷牽區(qū) 將單根纖維纖度15-17dtex的聚苯硫醚初生纖維卷筒(2)掛于固定的絲筒架(I)上，先后通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)絲件引入羅拉前轉(zhuǎn)子，聚苯硫醚初生纖維(3)經(jīng)過(guò)羅拉前轉(zhuǎn)子穩(wěn)定后喂入羅拉，用羅拉的橡膠皮圈(7)和鋼制導(dǎo)輥(8)將聚苯硫醚初生纖維(3)壓緊，出羅拉后纖維(3)送至熱拉伸I盤(pán)(10)并繞于I盤(pán)(10);橡膠皮圈(7)和鋼制導(dǎo)輥(8)為室溫，I盤(pán)(10)為94°C，通過(guò)牽伸I盤(pán)(10)與鋼制導(dǎo)輥(8)的線速度差給纖維1.05倍的牽伸倍數(shù)，通過(guò)I盤(pán)(10)的加熱作用后進(jìn)入熱牽一區(qū)； ②熱牽一區(qū) 纖維(3)出I盤(pán)(10)后，繞于II盤(pán)(11)，II盤(pán)(11)溫度為105°C，通過(guò)I盤(pán)(10)與II盤(pán)(11)的線速度差給纖維2.4倍的牽伸倍數(shù)； ③熱牽二區(qū) 由II盤(pán)(11)牽出的纖維繞于III盤(pán)(12)，III盤(pán)(12 )溫度設(shè)定為115 °C，通過(guò)III盤(pán)(12 )與II盤(pán)(11)的線速度差給纖維1.8倍的牽伸倍數(shù)； ④緊張高溫?zé)岫ㄐ蛥^(qū) 纖維(3 )出III盤(pán)(12 )后，通過(guò)熱板(13 )，繞于IV盤(pán)(14 )，熱板(13 )設(shè)定溫度為170 °C，IV盤(pán)(14)設(shè)定溫度為20°C，通過(guò)IV盤(pán)(14)與III盤(pán)(12)的線速度差給纖維1.12倍的牽伸倍數(shù)； ⑤冷卻區(qū) 纖維(3)出IV盤(pán)(14)后，由導(dǎo)絲件引導(dǎo)，經(jīng)過(guò)空氣冷卻到達(dá)卷繞區(qū)， ⑥卷繞區(qū) 纖維(3)經(jīng)導(dǎo)絲件引導(dǎo)入橫動(dòng)裝置(15)，由摩擦輥(16)帶動(dòng)筒管卷繞成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯硫醚長(zhǎng)絲的多級(jí)拉伸熱定型方法，其特征在于:羅拉與I盤(pán)(10)的軸距是350mm，I盤(pán)(10)與II盤(pán)(11)的軸距是450mm，II盤(pán)(11)與III盤(pán)(12)的軸距是550mm，III盤(pán)(12)與IV盤(pán)(14)的軸距是750mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚苯硫醚長(zhǎng)絲的多級(jí)拉伸熱定型方法，其特征在于:纖維(3)在I盤(pán)(10)、II盤(pán)(11)和III盤(pán)(12)上沿順時(shí)針繞8圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚苯硫醚長(zhǎng)絲的多級(jí)拉伸熱定型方法，其特征在于:纖維(3)在IV盤(pán)(14)上沿順時(shí)針繞10圈。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種聚苯硫醚長(zhǎng)絲的多級(jí)拉伸熱定型方法,采用聚苯硫醚初生纖維（PPS-UDY纖維），利用PPS-UDY纖維的結(jié)構(gòu)特性，通過(guò)冷牽、多區(qū)熱牽、緊張高溫?zé)岫ㄐ?、加長(zhǎng)冷卻區(qū)、卷繞成型等復(fù)合技術(shù)，合理的分配牽伸區(qū)和牽伸溫度，并利用高溫緊張熱定型控制PPS長(zhǎng)絲的尺寸穩(wěn)定性，提高PPS纖維的可紡性，減少毛絲斷頭和繞輥率，使PPS長(zhǎng)絲生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，取向度、結(jié)晶度提高，聚集態(tài)結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，提高PPS長(zhǎng)絲的生產(chǎn)穩(wěn)定性和有效牽伸倍數(shù)，力學(xué)性能和條干均勻性提高。
【IPC分類(lèi)】D02J13-00, D02J1-22
【公開(kāi)號(hào)】CN104532436
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410833168
【發(fā)明人】張蕊萍, 連丹丹, 戴晉明, 張勇, 黃玉蓮, 高立斌
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月29日