聚四氟乙烯單絲及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及聚四氟乙烯單絲及其生產(chǎn)方法，屬于高分子纖維領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】：
[0002] 聚四氟乙烯是當今世界上耐腐蝕性能最佳材料之一，因此得塑料王之美稱。它能 在任何種類化學(xué)介質(zhì)長期使用，它的產(chǎn)生解決了我國化工、石油、制藥等領(lǐng)域的許多問題。 已被廣泛地應(yīng)用作為密封材料和填充材料。
[0003] 由于聚四氟乙烯具有上述優(yōu)良特性，主要用在產(chǎn)業(yè)用紡織品中，比如在熱氣體過 濾制品的縫紉和其他要求高收縮強度、耐熱和耐化學(xué)腐蝕的制品縫紉，亦可用于醫(yī)用紡織 品領(lǐng)域。目前對于聚四氟乙烯單纖維的生產(chǎn)加工已有大量研宄，紡絲方法主要有載體紡絲、 糊狀擠壓紡絲、膜裂紡絲及熔法紡絲。載體紡絲及熔法紡絲存在著耗時耗能高等缺點，糊狀 擠壓紡絲得到的纖維沒有確切的纖度，膜裂紡絲得到的單絲纖維較粗，不利于使用。對于除 膜裂紡絲外其他需要燒結(jié)工序的紡絲方法來說，燒結(jié)溫度及纖維燒結(jié)時間對纖維性能的影 響還需要進一步研宄。
[0004] 現(xiàn)有的單絲強度小，制備方法復(fù)雜，工作性能不理想。目前CN102321932A公開的 使用熔融紡絲制備的單絲直徑為〇. 10-1. 〇mm，單絲強度為3. OcN/dtex。該方法制備的單絲 是聚四氟乙烯與其他聚合物的混合物，單絲制備不純，故會影響單絲性能。不適合大批量的 生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種大直徑的聚四氟乙烯單絲。
[0006] 所述單絲含有72_76wt%的聚四氟乙稀和0. 5-1. 3wt%無機納米粒子添加劑。
[0007] 所述的聚四氟乙稀單絲直徑為0. 5-4. 5mm，單絲的斷裂強度為3-6. 5cN/dtex，斷 裂伸長率為15-32%。
[0008] 所述無機納米粒子添加劑為納米碳酸鈣。
[0009] 本發(fā)明的另一個目的是為解決上述技術(shù)問題提供了一種本發(fā)明聚四氟乙烯單絲 的生產(chǎn)方法。
[0010] 聚四氟乙烯單絲的生產(chǎn)方法，包括混料、加料、推壓、干燥、拉伸卷繞工序，其中干 燥工序中采用的是連續(xù)的多級烘干體系，該體系包含的三個步驟為干燥、燒結(jié)和冷卻步驟。
[0011] 所述混料工序為將72-76wt%聚四氟乙烯的粉末結(jié)團料振搖擊碎，所得粉末料經(jīng) 10目不銹鋼網(wǎng)過篩，將聚四氟乙烯粉末料和0. 05-1. 3wt%納米碳酸鈣一起倒入密封的廣 口瓶中，加入20-28wt %潤滑助劑航空煤油，搖動混合30-38min，置于水浴鍋中保溫16-18 小時，保溫結(jié)束后再次過10目篩，其中水浴鍋溫度為30-78°C。
[0012] 所述加料工序為利用上述混合料自身的重力，將混合充分的混合料以均勻連續(xù)的 方式倒入模腔中，進行加料。
[0013] 所述推壓工序為將模腔中的混合料從口模中強制擠出而成為聚四氟乙烯初生單 絲，選定模腔和口模的溫度為30-58°C，選擇錐角為30-43°，減速比為1000-1750。
[0014] 所述干燥工序為將所制得的聚四氟乙烯初生單絲先通過干燥段，干燥段溫度為 122-138?，進行干燥，保溫16-18小時，然后再將其通過空氣段，完全去除凈單絲中所含的 航空煤油；再通過燒結(jié)部分，燒結(jié)部分溫度為352-375°C，進行燒結(jié)1-2小時，再在冷卻水在 進行冷卻，冷卻條件為室溫。
[0015] 所述拉伸卷繞工序為將所制得的聚四氟乙烯單絲進行后拉伸，拉伸倍數(shù)為3-5 倍，拉伸好了之后再進行卷繞，卷繞速度為50-120m/min。
[0016] 有益效果：本發(fā)明的聚四氟乙烯與無機納米粒子混合制備的單絲，單絲直徑達 0. 5-4. 5mm，單絲強度為3-6. 5cN/dtex，斷裂伸長率為15-32 %。其中無機納米粒子的添加 起到了增韌增強的效果，而且所制得單絲的耐磨性也有了一定程度的提高，大大拓寬了聚 四氟乙烯單絲的應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明在工藝上采用了這種連續(xù)的多級烘干體系，提高了聚四 氟乙烯單絲干燥的效率，進一步使單絲的強度有了明顯的提高。
【具體實施方式】：
[0017] 下面的實施列可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明 限制在所述的實施例范圍之中。
[0018] 實施例1
[0019] 把80%粉末的結(jié)團料放入密封的廣口瓶中進行振動以擊碎，然后將所得的粉末料 經(jīng)過10目的不銹鋼絲網(wǎng)篩過篩，得到小粒徑的粉末料，將80%聚四氟乙烯粉末料和1%納 米碳酸鈣一起倒入密封的廣口瓶中，20%的航空煤油，密封瓶口，搖動混合30min，然后將裝 有混合料的廣口瓶置于水浴鍋中，保持30°C的溫度，保溫20h，保溫結(jié)束后再過篩。利用混 合料自身的重力，將混合充分的混合料以均勻連續(xù)的方式倒入模腔中，進行加料。將模腔中 的混合料從口模中強制擠出而成為初生單絲。選定模腔和口模溫度為30°C。，選擇錐角為 40°。減速比選擇1000。將所制得的單絲先通過干燥段，干燥段溫度為122°C，進行干燥， 保溫16小時，然后再將其通過空氣段，再通過燒結(jié)部分，燒結(jié)部分溫度為352°C，進行燒結(jié)； 再在冷卻水中進行冷卻，冷卻條件為室溫。最終獲得具有一定強度和伸長率的聚四氟乙烯 單絲。最后將單絲進行后拉伸，拉伸倍數(shù)為4倍，拉伸好了之后再進行卷繞。所得單絲的斷 裂強度為5cN/dtex，斷裂伸長率為25 %，單絲直徑為I. 4. 5mm。
[0020] 實施例2 :
[0021] 物料為75%聚四氟乙烯粉末的結(jié)團料和2. 0%納米碳酸鈣以及25%的航空煤油， 按照實施例1的方法制作。所得單絲的斷裂強度為6. 5cN/dteX，斷裂伸長率為25%，單絲 直徑為4mm。
[0022] 實施例3 :
[0023] 物料為75%聚四氟乙烯粉末的結(jié)團料和0. 5%納米碳酸鈣以及25%的航空煤油， 按照實施例1的方法制作。所得單絲的斷裂強度為5. 5cN/dteX，斷裂伸長率為30%，單絲 直徑為4mm。
[0024] 實施例4 :
[0025] 物料為75%聚四氟乙烯粉末的結(jié)團料和1. 0%納米碳酸鈣以及25%的航空煤油， 按照實施例1的方法制作。所得單絲的斷裂強度為6cN/dteX，斷裂伸長率為25%，單絲直 徑為2. 8mm。
[0026] 實施例5
[0027] 物料為72%聚四氟乙烯粉末的結(jié)團料和I. 0%納米碳酸鈣以及30%的航空煤油， 按照實施例1的工藝制作。所得單絲的斷裂強度為4cN/dteX，斷裂伸長率為16%，單絲直 徑為2. 8_。
[0028] 實施例6
[0029] 物料為75%聚四氟乙烯粉末的結(jié)團料和0%納米碳酸鈣以及25%的航空煤油，按 照實施例1的工藝制作。所得單絲的斷裂強度為3. 5cN/dteX，斷裂伸長率為18%，單絲直 徑為2. 0_。
[0031] 如上面表格所示，無機納米粒子的添加可以有效的增加單絲的直徑，增強單絲斷 裂強度，提高單絲的斷裂伸長率。
【主權(quán)項】
1. 聚四氟乙稀單絲，其特征是：所述單絲含有72_76wt%的聚四氟乙稀和0. 5-1. 3wt% 無機納米粒子添加劑； 所述的聚四氟乙稀單絲直徑為〇. 5-4. 5mm，單絲的斷裂強度為3-6. 5cN/dtex，斷裂伸 長率為15-32% ; 所述無機納米粒子添加劑為納米碳酸鈣。2. -種權(quán)利要求1所述的聚四氟乙烯單絲的生產(chǎn)方法，包括混料、加料、推壓、干燥、拉 伸卷繞工序，其特征是：干燥工序中采用的是連續(xù)的多級烘干體系，所述體系包括干燥、燒 結(jié)和冷卻三個階段。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚四氟乙烯單絲的生產(chǎn)方法，其特征是：所述的混料工序 為將72-76wt%聚四氟乙烯的粉末結(jié)團料振搖擊碎，所得粉末料經(jīng)10目不銹鋼網(wǎng)過篩， 將過篩后的聚四氟乙烯粉末料和0. 5-1. 3wt%納米碳酸鈣一起倒入密封的容器中，加入 20-28wt %潤滑助劑，搖動混合30-38min，置于水浴鍋中保溫16-18小時，保溫結(jié)束后再次 過10目篩，其中水浴鍋溫度為30-78°C。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚四氟乙烯單絲的生產(chǎn)方法，其特征是：所述加料工序為利 用上述混合料自身的重力，將混合充分的混合料以均勻連續(xù)的方式倒入模腔中，進行加料。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚四氟乙烯單絲的生產(chǎn)方法，其特征是：所述的推壓工序為 將模腔中的混合料從口模中擠出而成為聚四氟乙烯初生單絲，選定模腔和口模的溫度為 30-58°C，選擇錐角為30-43°，減速比為1000-1750。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚四氟乙烯單絲的生產(chǎn)方法，其特征是：所述的干燥工序為 將所制得的聚四氟乙烯初生單絲先通過干燥段，干燥段溫度為122-138°C，進行干燥，保溫 16-18小時，然后再將其通過空氣段，再通過燒結(jié)部分，燒結(jié)部分溫度為352-375°C，燒結(jié) 1-2小時，再在冷卻水進行冷卻，冷卻條件為室溫。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚四氟乙烯單絲的生產(chǎn)方法，其特征是：所述的拉伸卷繞工 序為將所制得的聚四氟乙烯單絲進行后拉伸，拉伸倍數(shù)為3-5倍，拉伸好了之后再進行卷 繞，卷繞速度為50-120m/min。
【專利摘要】本發(fā)明公開了聚四氟乙烯單絲，單絲含有72-76wt％的聚四氟乙烯和0.5-1.3wt％無機納米添加劑，單絲直徑為0.5-4.5mm。其中無機納米粒子的添加起到了增韌增強的效果，而且所制得單絲的耐磨性也有了一定程度的提高，大大拓寬了聚四氟乙烯單絲的應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明還公開了這種聚四氟乙烯單絲的生產(chǎn)方法，它包括混料、加料、推壓、干燥、拉伸及卷繞工序，其中干燥工序中采用的是連續(xù)的多級烘干體系，該體系包含的三個步驟為干燥、燒結(jié)和冷卻步驟，本發(fā)明在工藝上采用的這種連續(xù)的多級烘干體系，提高了聚四氟乙烯單絲干燥的效率，進一步使單絲的強度有了明顯的提高。
【IPC分類】D01F6/48, D01F1/10
【公開號】CN104975371
【申請?zhí)枴緾N201510321088
【發(fā)明人】范紅梅
【申請人】范紅梅
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年6月5日