[發(fā)明專利]聚苯硫醚紡絲熔體的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810045628.8
• 申請日: 2008-07-22
• 公開（公告）號: CN101348948A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉光斗;唐國強;徐建軍;蔣岳;曾理康;劉鵬清;林雪梅;李守群;喬昌兵;晏明;彭金華;游彥;劉小慧;姜猛進
• 申請（專利權(quán)）人: 自貢鴻鶴化工股份有限公司
• 主分類號: D01D5/08
• 分類號: D01D5/08;D01F6/76
• 代理公司: 內(nèi)江市三正專利事務(wù)所
• 代理人: 魏常巍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚苯硫醚的紡絲工藝，尤其是涉及到紡絲熔體的制備方法。

背景技術(shù)

聚苯硫醚纖維是一種綜合性能優(yōu)異的高技術(shù)纖維，不僅耐化學(xué)腐蝕(200℃以下幾乎不溶于任何溶劑)、耐高溫(長期使用溫度為150-180℃)、阻燃性好(LOI＞35)，還具有良好的物理機械性能和極好的尺寸穩(wěn)定性，PPS纖維產(chǎn)品有短纖、長絲、中空纖維、復(fù)合纖維、以及由纖維紡織加工的織物、非織布和氈等各種紡織品。

聚苯硫醚纖維的紡織制品的主要用途方面，一是利用該纖維的熱穩(wěn)定性好、耐高溫和耐化學(xué)腐蝕性能，用于帶有腐蝕性的熱氣體過濾材料，如熱電廠的高溫除塵袋、垃圾焚燒爐的袋式除塵器、水泥廠濾袋等。二是利用聚苯硫醚纖維的在各種溶劑中的難溶性和穩(wěn)定性，用于化學(xué)品的過濾，如各種有機溶液和無機溶液的過濾。三是利用聚苯硫醚纖維的電絕緣性和阻燃性，用作電絕緣紙、阻燃制品、復(fù)合材料等。

聚苯硫醚樹脂(簡稱PPS樹脂)的紡絲，由于聚苯硫醚在200℃下幾乎沒有任何溶劑，其熔點為285℃，在空氣氣氛下的分解溫度為515℃，為典型的熱塑性材料，因此一般不用溶液紡絲，而是采用熔融法紡絲獲得纖維。熔融法紡絲制備聚苯硫醚纖維工藝流程短、設(shè)備較為簡單、加工效率高。紡絲過程包括纖維級聚苯硫醚樹脂的干燥、預(yù)結(jié)晶，紡絲熔體的制備，經(jīng)過熔體計量、過濾、噴絲孔噴出絲條、絲條固化冷卻、上油以及集束等工序形成初生纖維，再經(jīng)過拉伸、熱定型得到聚苯硫醚纖維。紡絲過程基本無廢水、廢氣、廢渣等“三廢”排出，對環(huán)境基本無污染。

聚苯硫醚樹脂熔點較高、而且熔體具有與一般成纖聚合物不同的特殊的流變性能，加之聚苯硫醚在高溫下易熱氧化，造成熔體并非普通假塑性流體。如圖1，四次實驗表明，聚苯硫醚樹脂熔融時，其剪切速率總是要在一定范圍內(nèi)變化，當(dāng)剪切速率在150-400S^-1范圍內(nèi)，表觀粘度急劇增大，甚至達(dá)到由30陡增至200Pa·s，形成剪切增稠現(xiàn)象，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是PPS樹脂在熔融輸送過程中發(fā)生了熱氧化，甚至有部分交聯(lián)，從而造成的粘度急劇上升。聚苯硫醚樹脂的這一現(xiàn)象給紡絲帶來了很大困難，粘度的變化導(dǎo)致機頭壓力波動非常大，同時機頭壓力上升速度快，時常出現(xiàn)瞬間超過機頭額定壓力的情況，導(dǎo)致螺桿的扭矩也有很大波動，時常需要停機，嚴(yán)重時還可能導(dǎo)致電機燒毀，無法正常連續(xù)紡絲，不僅會造成纖維線密度不均勻、力學(xué)性能差，而且很容易損壞螺桿。

中國專利200410096068.0公開了一種線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法，包括高溫紡絲、延時加熱冷卻、固化成型、加熱慢速、多級拉伸和多級、多溫區(qū)加熱松弛/緊張熱定型，該方法限于生產(chǎn)聚苯硫醚短纖維。

中國專利200610134654.9公開了一種抗氧聚苯硫醚纖維的制造方法，此方法采用對聚苯硫醚樹脂進行改性處理，從而抑制和延緩纖維被高溫氧化和降解，將改性的樹脂熔融紡絲，包括雙螺桿擠出機高溫熔融、過濾、高壓紡絲、側(cè)吹風(fēng)冷卻、集束、高倍多級拉伸、卷曲、熱定型步驟，該方法主要用于生產(chǎn)抗氧聚苯硫醚短纖維。

日本專利JP2001262436公開了一種聚苯硫醚纖維的生產(chǎn)方法，該方法控制聚苯硫醚樹脂熔體流動速率為100-600g/10min。包括高溫紡絲、噴絲板下部10厘米處延時加熱冷卻、固化成型、加熱慢速、三級拉伸和松弛熱定型步驟。

以上幾種方法均采用高溫熔融紡絲的方法，以降低聚苯硫醚在螺桿輸送過程中的粘度，雖然在很大程度上降低了在熔體制備時損壞螺桿的可能性，但由圖1可知，只采用高溫熔融紡絲，熔體粘度在剪切速率150-400S^-1范圍內(nèi)仍有較大變化，即不能從根本上解決由于機頭壓力波動較大，而引起的纖維纖維線密度不均勻，力學(xué)性能性能差的問題。

日本專利JP2006336140公開了一種聚苯硫醚纖維的生產(chǎn)方法，此方法是在130250℃空氣中氣氛中，對聚苯硫醚樹脂進行一定程度的熱氧化，然后經(jīng)造粒、干燥、紡絲等步驟得到聚苯硫醚纖維。此方法利用預(yù)先熱氧化的方法，控制原料的熔融指數(shù)，以減小切片熔融時熱氧化的程度，從而減小了螺桿輸送過程中，熔體粘度的急劇波動。但熱氧化過程控制比較困難，很容易使聚苯硫醚產(chǎn)生氧化交聯(lián)，甚至導(dǎo)致原料不能用于紡絲的問題。

綜上所述，如何在剪切速率150-400S^-1范圍內(nèi)有效控制熔體粘度的急劇變化，同時避免過多熱氧化、熱交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生增加熔體粘度，成為了當(dāng)前聚苯硫醚紡絲工藝中亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容