專利名稱：一種耐高溫耐腐蝕的皮芯型復合纖維的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種耐高溫耐腐蝕纖維，特別是一種具有皮芯結構的耐高溫、耐腐蝕、 高強度復合纖維的制備方法。
背景技術：
PPS (聚苯硫醚)是一種高性能熱塑性樹脂，具有優良的耐高溫、耐腐蝕、均衡的物理機械性能和極好的尺寸穩定性等優點。它具有突出的化學穩定性和出色的耐高溫性，在高溫下放置于不同的無機試機中一周后可保持其原有的拉伸強度。PPS纖維織物可長期地暴露在高溫酸性環境中使用，并且是能耐磨損的少數幾種纖維之一，過濾效率高，使用壽命長，是理想的耐高溫和耐腐蝕過濾材料。如申請號為200410096068 “一種線性高分子聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法”的中國專利采用單組份PPS紡制的纖維，可作為耐高溫過濾材料，但其強度一般，且價格昂貴，極大的限制了其在民用工業領域的應用。為了降低過濾材料的成本，申請號為200610117544的中國專利“一種復合纖維及其制備方法”和申請號為2007100似835的中國專利“一種偏芯雙組份復合纖維及其制備方法”分別公布了一種以PPS (聚苯硫醚)為皮層，以PET (聚酯)、PBT、PA6(聚酰胺)或 PA66(聚酰胺)為芯層的同心皮芯型復合纖維和偏心皮芯型復合纖維。此類復合纖維的芯層材料為不具有耐熱性的聚酯或聚酰胺，作為過濾材料使用時在高溫的環境會將其迅速熱解，且后一種復合纖維的偏芯結構導致芯層部分外露更會被加速熱解及腐蝕，使本身強度尚可的復合纖維的力學性能大大下降，其斷裂強度可低至約1. 05cN/dteX，而纖維的過濾作用會使粉塵等雜質附在纖維上而進一步增加纖維的負擔，短時間使用后即可使纖維發生斷裂而損壞，導致此類復合纖維失去可用性。PPA(聚鄰苯二甲酰胺)，具有極高的抗拉強度和彎曲模量，耐高溫性、耐化學品腐蝕性、優秀的尺寸穩定性和適中的成本。在高溫高濕的狀態下，PPA的抗拉強度和彎曲模量比尼龍高20 %，可抗長時間的拉伸蠕變。它優秀的熱氧化穩定性使其能耐長期高溫作用，在溫度為200°C的條件下，可使用20000h。PPA樹脂雖然具有一定的耐化學腐蝕性，但在強的酸性和強氧化環境中會被腐蝕，限制了它在高溫酸性過濾領域的應用。本發明通過雙組份復合紡絲制備了以PPS為皮層，以PPA為芯層的皮芯型復合纖維。紡絲級PPS、PPA樹脂的各項性能指標如下表所示。從表中可以看出，紡絲級PPS與PPA 具有同樣優異的熱性能，以PPA為芯層，解決了聚酯與聚酰胺作為芯層材料時因高溫熱解導致的力學性能喪失的問題，而皮層的PPS同時具有耐酸堿性，會將芯層完全包裹從而保護PPA不被腐蝕，芯層PPA具有優秀的強度及韌性，其斷裂強度比PPS高約60%，因此所紡制的復合纖維具有耐高溫、耐腐蝕和高強度等特性；而PPA適中的價格，使利用它紡制復合纖維的相較于純組份PPS纖維可節省高達50%以上的成本。表1紡絲級PPS、PPA樹脂性能指標CN 102534832 A
樹脂玻璃化轉變溫度連續使用賄熱變形溫度斷裂強度(TC)(O)(O)(TC)CcN/dtex)PPS280-29090190-240260-2802.65-4.20PPA310-320135180-2003004.70-6.30
發明內容
本發明旨在提供一種耐高溫、耐腐蝕、高強度的皮芯型復合纖維的制備方法。本發明的技術方案通過以下方式達到將紡絲級PPS切片、PPA切片干燥后，分別輸入皮層螺桿擠出機和芯層螺桿擠出機，其中皮層與芯層的重量比為(10 90) (90 10)，計量泵分別計量后輸入雙組份紡絲復合箱體(紡絲溫度320 340°C )，經由皮芯型噴絲板擠出后，環吹風冷卻上油，經下列后處理工藝分別得到長絲或短纖維長絲纖維經卷繞(速度800 1500m/min)后進行牽伸，第一加熱盤溫度為140 160°C，牽伸倍數為1. 1 1. 6倍，第二加熱箱溫度為180 230°C，牽伸倍數為3. 0 5. 0 倍，牽伸速度300 900m/min，制得皮芯型PPS/PPA長絲。短纖維絲束卷繞(速度400 1500m/min)后落桶、集束，再經一級牽伸(牽伸溫度130 150°C，牽伸倍數3 4倍)及二級牽伸(牽伸溫度160 180°C，牽伸倍數1. 0 1.3倍)，牽伸速度550 750m/min，再經卷曲、松弛熱定型(溫度100 180°C )后切斷、 打包，制得皮芯型PPS/PPA短纖維。本發明所制備的皮芯結構的PPS/PPA復合纖維，具有高強度，耐高溫、耐酸堿的特性，其有益效果體現在以下幾個方面1)低成本；由于PPA適中的價格，PPS/PPA復合纖維的相較于純組份PPS纖維可節省高達 50%的成本。2)高強度；PPA優秀的強度及韌性使利用它所紡制的PPS/PPA復合纖維比純組份PPS纖維可提高48%的強度，并且此復合纖維在高溫酸性的環境下使用時，仍可保持原有的拉伸強度， 從而拓展了材料的應用范圍，提高了材料反復使用次數及使用時間。3)耐高溫，耐酸堿；選用耐高溫、耐酸堿和耐磨等特性的PPS作為皮層材料，而復合纖維特有的皮芯結構，可保證芯層同樣具有優秀耐高溫性能的PPA材料在酸性的環境下不被腐蝕，使復合纖維同時具有耐高溫性和耐酸堿性，在燃煤鍋爐、垃圾焚燒爐、鋼廠、電廠粉煤灰等環境復雜的高溫酸性領域作為過濾材料使用時，仍可長期保持其原有的力學性能，復合纖維具備可長期使用性。
具體實施方案通過以下實施例將有助于理解本發明，但并不限制本發明的范圍。應理解，在閱讀了本發明講授的內容后，本領域技術人員對本發明所作的各種等價修改同樣屬于本發明的保護范圍。實施例1將紡絲級PPS切片、PPA切片干燥后，分別輸入皮層螺桿擠出機和芯層螺桿擠出機，其中皮層與芯層的重量比為50 50，計量泵分別計量后輸入雙組份紡絲復合箱體(紡絲溫度335°C )，經由皮芯型噴絲板擠出后，環吹風冷卻上油，纖維經卷繞(速度1500m/ min)后進行牽伸定型，一級牽伸(牽伸溫度150°C，牽伸倍數1.2倍)，二級牽伸(牽伸溫度 190°C，牽伸倍數4倍)，牽伸速度400m/min，制得斷裂強度為4. 48cN/dtex的800D的皮芯型PPS/PPA長絲。實施例2將紡絲級PPS切片、PPA切片干燥后，分別輸入皮層螺桿擠出機和芯層螺桿擠出機，其中皮層與芯層的重量比為10 90，計量泵分別計量后輸入雙組份紡絲復合箱體(紡絲溫度340°C )，經由皮芯型噴絲板擠出后，吹風冷卻上油，卷繞(速度SOOm/min)后落桶、 集束，再經一級牽伸(牽伸溫度1401，牽伸倍數3.5倍)及二級牽伸(牽伸溫度180°C， 牽伸倍數1. 2倍)，牽伸速度750m/min，經卷曲、烘干、切斷、打包，制得斷裂強度為6. 55cN/ dtex的2. OD的皮芯型PPS/PPA短纖維。實施例3將紡絲級PPS切片、PPA切片干燥后，分別輸入皮層螺桿擠出機和芯層螺桿擠出機，其中皮層與芯層的重量比為90 10，計量泵分別計量后輸入雙組份紡絲復合箱體(紡絲溫度330°C)，經由皮芯型噴絲板擠出后，吹風冷卻上油，絲束卷繞(速度700m/min)后落桶，卷繞絲集束，再經一級牽伸(牽伸溫度130°C，牽伸倍數3倍)及二級牽伸(牽伸溫度 160°C，牽伸倍數1. 1倍)，牽伸速度600m/min，經卷曲、烘干、切斷、打包，制得斷裂強度為 4. 5cN/dtex的1. 5D的皮芯型PPS/PPA短纖維。
權利要求
1.本發明涉及一種皮芯結構的耐高溫耐腐蝕纖維的制備方法，其特征在于使用兩臺螺桿擠出機分別給皮芯噴絲板組件供料，皮層為PPS (聚苯硫醚)，芯層為PPA (聚鄰苯二甲酰胺)，按一定比例熔融復合紡絲，并經后處理工藝，制得皮芯型復合長絲或短纖維。
2.如權利要求1所述的一種皮芯結構的耐高溫耐腐蝕纖維的制備方法，其特征在于 復合纖維為皮芯結構，皮層的組分為PPS (聚苯硫醚)，芯層的組分為PPA(聚鄰苯二甲酰胺)。皮層與芯層的重量比為(10 90) (90 10)。
全文摘要
本發明涉及一種皮芯結構的耐高溫耐腐蝕纖維的制備方法，該方法使用兩臺螺桿擠出機分別給皮芯噴絲板組件供料，皮層為PPS(聚苯硫醚)，芯層為PPA(聚鄰苯二甲酰胺)，按一定比例熔融復合紡絲，并經后處理工藝，制得皮芯型復合纖維。該復合纖維相比于純PPS組份過濾材料可節省高達50％的原料成本，且由于力學性能的提高，拓展了材料的應用范圍，提高了材料使用次數及時間，其優異的耐高溫、耐酸堿性和可長期使用性使其在燃煤鍋爐、垃圾焚燒爐、鋼廠、電廠粉煤灰等環境復雜的高溫過濾領域有巨大的應用價值。
文檔編號D01F8/16GK102534832SQ201110290579
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者張娜, 張欣, 趙茂成 申請人:上海貴達科技有限公司