[發(fā)明專利]一種改性POM纖維及其制備方法

有效

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• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN102677217A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王依民;周建良
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: D01F6/94
• 分類號: D01F6/94;D01F1/10;D01D5/08;D01D5/12;D01D10/02
• 代理公司: 上海天翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種改性POM纖維及其制備方法，具體地說是涉及一種納米CaCO₃改性POM纖維及其制備方法。

背景技術(shù)

聚甲醛（POM）纖維具有高強度、高模量及優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性、耐堿性、耐化學(xué)腐蝕、耐光、耐候等性能，是綜合性能最好的合成纖維之一。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和工業(yè)水平的提高，聚甲醛材料由于良好的綜合性能，應(yīng)用領(lǐng)域正在日益擴展。聚甲醛產(chǎn)品的消費量也在快速增長，但長期以來，我國在聚甲醛方面的發(fā)展較為落后，聚甲醛纖維幾乎是空白，專有材料一直依賴進口，由此開展聚甲醛的研究任重道遠。且由于其突出的綜合性能，人們迫切希望聚甲醛能制成纖維，以滿足不同的需要。因而，我們應(yīng)大力加強聚甲醛纖維的研究開發(fā)，找出合適的工藝路線，制備出功能化和高性能化的產(chǎn)品，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，有迫切的現(xiàn)實需求。

POM雖然綜合性能優(yōu)越，但由于POM的熱穩(wěn)定性和韌性不足等缺點。為了提高聚甲醛的性能以提高它的應(yīng)用領(lǐng)域，對聚甲醛進行改性變得非常重要。長期以來，人們不斷以彈性體增韌和非彈性體增韌的方法對POM進行共混改性，并取得了一定的研究成果。但是彈性體增韌POM是以犧牲POM的其他力學(xué)性能為代價，即使是目前公認的與POM相容性最好的熱塑性聚氨酯（TPU），其添加量須不小于35%，才能使共混材料出現(xiàn)明顯的脆-韌轉(zhuǎn)變，大量添加TPU不僅使材料的強度降低，而且還會增加產(chǎn)品成本。

自1984年首次提出納米復(fù)合材料的概念以來,納米復(fù)合材料就成了材料科學(xué)家研究的熱點。與傳統(tǒng)的復(fù)合材料相比,納米復(fù)合材料具有力學(xué)性能好、高熱穩(wěn)定性、優(yōu)越的阻燃性和阻隔性等特點。CaCO₃是最為常用的熱塑料高聚物的填充材料，而納米碳酸鈣是碳酸鈣中的精品，是一種最廉價的納米材料。將納米CaCO₃粒子填充到聚合物中,可以得到綜合性能優(yōu)良的復(fù)合材料。將改性后的納米CaCO₃/POM復(fù)合材料紡絲，有望得到力學(xué)和熱學(xué)性能更好的纖維。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了針對純POM纖維現(xiàn)有的上述缺陷，采用先改性POM的方法，然后通過熔融紡絲和拉伸條件的優(yōu)化，制得力學(xué)和熱學(xué)性能更好的納米CaCO₃/POM復(fù)合纖維。在纖維增強水泥方面，與純纖維相比，改性纖維表面有納米碳酸鈣小顆粒的附著，變得粗糙，在纖維表面和水泥之間形成更大的握裹力，使水泥的強度得到有效提高。另外，目前目前市場上每噸碳酸鈣的價格是2000元每噸，價格只相當于價格的十四分之一。改性后制得的納米CaCO₃/POM復(fù)合纖維的成本可大大下降，有利于纖維產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，纖維生產(chǎn)廠也可以獲得較好的經(jīng)濟效益。再次，碳酸鈣和水泥的親和性好，密度比高出近一倍，與水泥的密度差不多，制成的改性纖維密度比純POM纖維大。在纖維和水泥的混合過程和實際鋪路中，密度小的纖維很容易被甩到邊緣層或漂浮在水泥混凝土表面，嚴重影響纖維在混凝土中的分布和增強作用。而制得密度更大的改性性纖維，在一定程度上能夠抑制該現(xiàn)象，使得纖維與水泥在實際使用過程中能夠充分混合均勻，這也克服了純POM纖維在增強水泥方面存在的諸多缺陷。

本發(fā)明的一種改性POM纖維，是指POM纖維中均勻分散有1～9wt%的納米碳酸鈣和質(zhì)量分數(shù)為納米碳酸鈣的0.5～1.5%的硬脂酸。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

如上所述的一種改性POM纖維，所述的納米碳酸鈣占所述改性POM纖維的質(zhì)量分數(shù)為5%。

如上所述的一種改性POM纖維，所述的硬脂酸占所述納米碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為1.5%。

如上所述的一種改性POM纖維，所述的納米碳酸鈣粒徑為50到500nm。

如上所述的一種改性POM纖維，所述的納米碳酸鈣粒徑為78nm。

本發(fā)明還提供了一種改性POM纖維的制備方法，包括以下步驟：

（1）改性納米CaCO₃

首先用硬脂酸改性納米CaCO₃，將一定量的納米CaCO₃放入干燥機中，在溫度110℃下干燥1小時，冷卻至80℃時均勻加入表面處理劑硬脂酸，其質(zhì)量分數(shù)為納米CaCO₃用量的1.5%，混合20分鐘停止攪拌，取出待用。

（2）共混包粘