專利名稱：聚苯硫醚紙及其制備方法
技術領域：
本發明屬于造紙領域，尤其涉及一種聚苯硫醚紙及其制備方法。
背景技術：
聚苯硫醚是一種新型高性能熱塑性樹脂，英文名稱=P0Iyphenylene sulfide，簡稱PPS，其結構式如下PPS具有優良的耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、阻燃、均衡的物理機械性能，極好的尺寸穩定性以及優良的電性能等特點，被廣泛用作結構性高分子材料，通過填充、改性后已經廣泛用作特種工程塑料。近年來，利用短纖維造紙已經成為非常成熟的技術工藝，已公開的有關紙制品的專利和文獻也很多，但所涉及的制備方法都采用了傳統的抄紙工藝。所謂抄紙工藝，是指將短切纖維在添加分散劑的體系中打漿并調節紙漿均勻度后，以抄造成紙方法制備得到聚酯短纖維紙。目前在現有抄紙工藝的基礎上，也存在一些改進的技術。例如，在中國專利公開號為CN101949082的申請文件中，介紹了以上述方法制備的聚苯硫醚纖維絕緣紙，該方法采用100%聚苯硫醚纖維作為原料，經過2-3道開松、高速梳理、縱橫向90度交叉鋪網后，再經過熱軋工藝制備得到聚苯硫醚絕緣紙。該工藝不需要像傳統工藝一項將短切纖維形成紙漿，而是將短切纖維進行梳理成網并與熱軋工藝的結合，制備聚苯硫醚紙。但這種方法制得的聚苯硫醚纖維紙仍然由短纖維制成，其在拉伸強度方面還存在一定的缺陷。為了解決現有技術中纖維紙制品制備工藝的缺陷，本發明提供了一種制備聚苯硫醚紙的方法，以更簡化的工藝過程制備具有高附加值的聚苯硫醚紙。本發明提供的聚苯硫醚紙的制備工藝，包括如下步驟將聚苯硫醚樹脂加熱成熔體后，在溫度為300-380°C的空氣流下噴出，形成熔體流；將上述熔體流在空氣浴中冷卻， 并粘附在載體上形成無序纖網結構的非織造材料；上述非織造材料經過熱軋成型，制得聚苯硫醚紙。進一步地，該空氣流的溫度為340-3701，壓力控制在2.0-3.恥￡11~，流量控制在 13-25m3//hr0進一步地，形成熔體流的步驟是通過將熔融狀態的聚苯硫醚樹脂加入熔噴模頭，在高溫空氣流的作用下，從熔噴模頭的微孔中噴出而實施的，熔噴模頭的微孔孔徑為 0. 25-0. :35mm，長徑比為 7/1-12/1。進一步地，上述微孔的排布為一字排布，排布的密度為600-800個/米
發明內容
進一步地，上述載體以5-40cm的豎直距離設置于熔噴模頭下方，熔體流在下落到所述載體的過程中，在空氣浴中冷卻。進一步地，在熔噴模頭中，在熔噴模頭的微孔中，熔體流動方向與高溫空氣流的流動方向之間的夾角為60-90°。本發明的另一目的在于提供了一種的聚苯硫醚紙，聚苯硫醚紙由聚苯硫醚樹脂按照上述的方法制備而成，其中，聚苯硫醚樹脂經過熔噴后形成無序纖網結構的非織造材料。由本發明提供的聚苯硫醚紙制備方法，使得熔噴工藝與熱軋工藝有效地結合在一起，將成纖與成網在同一流程內完成。由于熔融噴絲中的取向效應和熱壓過程中的定型效應，使得制得的聚苯硫醚紙制品具有更為優良的性能。除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。 下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
附圖構成本說明書的一部分、用于進一步理解本發明，附圖示出了本發明的優選實施例，并與說明書一起用來說明本發明的原理。圖中圖1示出了根據本發明實施例中聚苯硫醚熔噴紙工藝流程示意圖；圖2示出了熔噴模頭中熔體微孔與高溫氣流狹縫之間的位置關系示意圖；圖3示出了圖2的縱向截面示意圖；1.熔噴模頭2.熔體計量泵4.高壓空氣加熱裝置 5.熔體細流7.網板驅動輪8.熱軋成形輥10.聚苯硫醚熔噴紙卷裝11.熔體管路
3.螺桿擠出機 6.接收傳輸網板 9.聚苯硫醚熔噴非織造纖網 12.高溫高壓空氣管路
具體實施例方式應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本發明提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本發明所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。本發明提供的聚苯硫醚紙制備工藝，包括如下步驟將聚苯硫醚樹脂加熱成熔體后，在溫度為300-380°C的空氣流作用下噴出，形成熔體流；在空氣浴下冷卻熔體流，形成聚苯硫醚纖維；該聚苯硫醚纖維粘附在載體上形成無序纖網結構的非織造材料；非織造材料經過熱軋成型，制得聚苯硫醚紙。與現有技術不同地是，上述聚苯硫醚紙制備方法并沒有采用傳統的抄紙方式，而是將聚苯硫醚樹脂通過傳統的熔融紡絲方法，在高溫空氣流的作用下噴射到載體上，形成無序纖網結構的非織造材料。然后經過熱軋工藝后進一步將此無序纖網結構進行熱定型。 這種制備方法相對于傳統的抄紙方式工藝路線短、廠房與設備投入少。聚苯硫醚樹脂熔噴在載體上形成無序纖網結構的非織造材料的單絲纖度(即細度)要遠小于傳統的非織造材料，所以使得所制備的紙產品更為輕薄、柔軟。在本發明提供的制備方法中，高溫空氣流的溫度為300-380°C，優選為 340-370°C，高溫空氣流的壓力控制在2. 0-3. ^ar,流量控制在13-25m3//hr。將高溫空氣
4流控制在此范圍內，可有利于熔融狀態的聚苯硫醚從熔噴模頭中噴射出去，聚苯硫醚在此范圍內可以保持較好的流動性，進而減少纖維斷裂的情況，或者牽伸不足的情況。當然，本領域技術人員完全可以根據實際工作的需求，調節空氣的溫度、壓力和流量，從而控制噴出的聚苯硫醚熔體細流的大小。熔融狀態的聚苯硫醚樹脂加入到熔噴模頭后，在高溫空氣流的作用下，從熔噴模頭的微孔中噴出，在本發明的實施例中，熔噴模頭的微孔孔徑為0. 25-0. 35mm，長徑比為 7/112/1。將微孔孔徑控制在此范圍內，有利于使得熔融聚苯硫醚快速通過微孔，并在有效的剪切作用下得到充分的拉伸，從而形成細流并有利于形成無序纖網結構。在設計微孔時， 優選地，高溫空氣流的方向ao與熔體的流動方向mo之間的夾角為60-90°。將二者之間的夾角設置在此范圍內，使得聚苯硫醚熔體在流出微孔口的瞬間就被高溫氣流拉伸，形成熔體細流。熔噴模頭上的微孔任意排布，微孔的排布主要影響后續形成的無序纖維網的結構，如微孔可以布置為“一”字形，或者設置為兩排或多排方式。在本發明的具體實施例中， 微孔為一字排布，排布的密度為600-800個/米，在這種排布下形成的聚苯硫醚紙的抗拉伸
強度較高。當熔體從熔噴模頭的微孔中噴出后，熔體流在下落到載體的過程中被周圍的空氣所冷卻，優選地，載體和熔噴模頭均以平行于水平面的方向設置，并且載體與熔噴模頭在垂直于水平面方向上的距離為5-40cm，這樣有利于熔體細流在下落過程中被冷卻，有利于與載體上的熔體形成纖網結構。經過上述制備方法，聚苯硫醚樹脂熔融成為粘流態熔體，在高溫空氣流的作用下噴出。熔體從微孔噴出的過程中在剪切作用下帶動熔體中大分子按照常規取向流動。當熔體從微孔噴出后，在高溫空氣流的牽伸作用下，熔體中大分子結構進一步按照高溫空氣流的流動取向流動。處于粘流態的熔體被迅速拉伸成為熔體細流。熔體細流在空氣浴中逐漸冷卻，最終被傳輸網板接收并相互粘結、凝聚固化，成為具有無序纖網結構的非織造材料。 該材料經金屬輥熱軋成型，成為具有聚苯硫醚紙，制得的聚苯硫醚紙的顯著特征是具有良好的電絕緣性能和耐腐蝕性能，以及較好的抗拉伸強度。測試方法1.耐熱強度保持率在溫度為180°C下，加熱M小時后，計算強度降低的情況；2.耐酸腐蝕強度保持率在48%硫酸，93°C的條件下，浸泡對小時，計算強度降低的情況；3.縱向斷裂強力和橫向斷裂強力測試標準參照GB/T22898-20084.體積電阻率GB/T1410-2006，固體絕緣材料體積電阻率和表面電阻率試驗方法對比例1按照中國專利申請CN101949082A公開的技術方案，制得對比例1。具體步驟為(1)選用100%的聚苯硫醚纖維生產聚苯硫醚纖維絕緣紙，聚苯硫醚纖維的長度為 20mm，纖度為 0. 7dtex ；(2)梳理成網采用開松機將聚苯硫醚纖維原料開松2遍，在經梳理機梳理成網， 其中梳理機大錫林梳理速度為1600m/min，然后進行縱橫向90度交叉鋪網；(3)熱壓成型梳理后的纖維網使得軋輥式熱軋機熱軋成型，熱軋工藝參數為熱軋溫度為240°C，熱軋壓力位1700N/cn，輥速2m/min，即制得對比例絕緣紙。實施例1 聚苯硫醚樹脂的預處理方法樹脂切片原料加入真空轉鼓，真空度小于100 后， 將溫度升至80°C進行兩個小時的預結晶過程，隨后將轉鼓溫度升至130°C，保持10個小時進行干燥。干燥后的樹脂切片含水率小于30ppm。圖1示出了該實施例的聚苯硫醚熔噴紙工藝流程示意圖。將預處理后的聚苯硫醚放入到螺桿擠出機3中，螺桿擠出機3的四個加熱區溫度設置分別為285°C、310°C、32(TC、 320°C，熔體經熔體計量泵2的熔體管路11輸送到熔噴模頭1中，熔體計量泵2和熔噴模頭 1的溫度設置為340°C ；高壓空氣加熱裝置4經高溫高壓空氣管路12向熔噴模頭1中輸送高溫壓縮空氣流，該高溫空氣流的溫度控制在350°C左右，該壓縮空氣的壓力為2. ^ar,空氣流量控制在16 18m3/hr。加熱后，壓縮空氣的出口溫度為350°C 士5°C。在實施例中， 如圖2所示，熔噴模頭的噴絲微孔呈一字排列，微孔直徑0. 3mm,微孔長徑比為10/1，微孔中心距為1. 0mm。圖3示出了熔噴模頭的噴絲微孔中熔體流道中心軸與壓縮空氣噴出方向的夾角，該夾角為80°。熔體在該高溫空氣的作用下，形成熔體細流5。熔體細流從微孔中噴出，并且在下落過程中被冷卻，負載在接收傳輸網板6上，形成聚苯硫醚熔噴非織造纖網9。 在制備過程中，控制熔體計量泵2的轉速，使噴絲頭單孔流量為0. 55ml/min。熔噴模頭1與接收傳輸網板(載體)6的距離為20cm，接收傳輸網板6的行進速度控制為Sm/min。熔體被高溫高壓空氣噴射到接收絲網上后固化成型，然后被網板驅動輪7輸送到熱軋成形輥8進行熱壓成型，熱壓輥的溫度控制為250°C。經過上述熔融擠出、噴出成網和熱壓成型工序后，得到聚苯硫醚紙產品。聚苯硫醚紙再制成聚苯硫醚熔噴紙卷裝10。將上述熔噴紙沿縱向和橫向(縱向為傳輸網板行進的方向，橫向為與縱向垂直的方向)分別裁剪成20cmX5cm的樣條，測試其拉伸斷裂強度，縱向的斷裂強度為，橫向的斷裂強度為。(測試標準參照GB/T22898-2008)，測試的結果請見表1。實施例2 聚苯硫醚樹脂的預處理方法與實施例1相同。與實施例1所不同的是，高溫空氣流的溫度控制在320°C左右，該壓縮空氣的壓力為2. Obar,空氣流量控制在20 23m7hr。熔噴模頭的噴絲微孔呈一字排列，微孔直徑 0. 35mm，微孔長徑比為7/1，微孔中心距為1. 5mm。熔體流動的方向與高溫空氣流的方向之間的夾角為60°經過上述熔融擠出、噴出成網和熱壓成型工序后，得到聚苯硫醚紙產品。將上述熔噴紙沿縱向和橫向(縱向為傳輸網板行進的方向，橫向為與縱向垂直的方向)分別裁剪成20cmX5cm的樣條，測試其拉伸斷裂強度，縱向的斷裂強度，橫向的斷裂強度(測試標準參照GB/T22898-2008)。表權利要求
1.一種聚苯硫醚紙的制備方法，其特征在于，所述制備工藝包括以下步驟將聚苯硫醚樹脂加熱熔融后形成熔體，在溫度為300-380°C的空氣流作用下噴出，形成熔體流；將所述熔體流在空氣浴中冷卻，并粘附在載體上形成無序纖網結構的非織造材料；所述非織造材料經過熱軋成型，制得所述聚苯硫醚紙。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述空氣流的溫度為340-370°C，壓力控制在2. 0-3. 5bar，流量控制在13_25m7/hr。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述形成熔體流的步驟是通過將熔融狀態的所述聚苯硫醚樹脂加入到熔噴模頭，在所述空氣流的作用下，從所述熔噴模頭的微孔中噴出而實施的，所述微孔的孔徑為0. 25-0. 35mm，長徑比為7/1 12/1。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述微孔的排布為一字排布，排布的密度為600-800個/米。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述載體以5-40cm的豎直距離設置于所述熔噴模頭下方，所述熔體流在下落到所述載體的過程中，在空氣浴中冷卻。
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，在所述熔噴模頭的微孔中，所述熔體的流動方向與所述空氣流的流動方向之間的夾角為60-90°。
7.一種聚苯硫醚紙，其特征在于，所述聚苯硫醚紙由聚苯硫醚樹脂按照權利要求1-6 中任一項所述的方法制備而成，其中，所述聚苯硫醚樹脂經過熔噴后形成無序纖網結構的非織造材料。
全文摘要
本發明提供了一種聚苯硫醚紙及其制備方法，該制備方法包括如下步驟將聚苯硫醚樹脂加熱成熔體后，在溫度為300-380℃的空氣流作用下噴出，形成熔體流；在空氣浴中冷卻該熔體流，形成聚苯硫醚纖維；該聚苯硫醚纖維粘附在載體上形成無序纖網結構的非織造材料；非織造材料經過熱軋成型，制得聚苯硫醚紙，制得的聚苯硫醚紙具有較高的抗拉伸強度。
文檔編號D21H15/02GK102517978SQ2011104524
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者史賢寧, 吳鵬飛, 崔寧, 韓輝 申請人:中國紡織科學研究院