[發(fā)明專利]含氟共聚物纖維的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201410087572.8 | 申請日: | 2014-03-11 |
| 公開(公告)號: | CN103820876A | 公開(公告)日: | 2014-05-28 |
| 發(fā)明(設(shè)計)人: | 肖長發(fā);潘健;黃慶林;王純 | 申請(專利權(quán))人: | 天津工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號: | D01F6/28 | 分類號: | D01F6/28;D01F6/32;D01D5/08 |
| 代理公司: | 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108 | 代理人: | 陳昌娟 |
| 地址: | 300387 *** | 國省代碼: | 天津;12 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 共聚物 纖維 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及纖維制備領(lǐng)域,特別是涉及一種含氟共聚物纖維的制備方法。
背景技術(shù)
眾所周知,聚四氟乙烯(PTFE)纖維憑其優(yōu)異的耐高低溫性能、化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性能、非粘附性、耐候性、阻燃性及自潤滑性,已在化工、石油、紡織、醫(yī)療、機(jī)械等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用,它更是垃圾焚燒、航天服、消防服、過濾材料及航天材料等領(lǐng)域的優(yōu)選材料。但世界上只有屈指可數(shù)的公司有能力將PTFE材料加工成纖維及單絲,這是因為PTFE“不溶不熔”的特性使其加工性能很差,不能像傳統(tǒng)聚合物如腈綸(聚丙烯腈)、滌綸(聚酯)那樣通過濕法或者熔融紡絲制備纖維。
含氟共聚物在保留了PTFE優(yōu)異性能的同時,加工性能有顯著改善。例如,乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)對大多數(shù)的無機(jī)、有機(jī)化學(xué)品有非凡的抗腐蝕能力,有優(yōu)良的電性能、耐高低溫性能、耐磨性、抗蠕變性等;其分解溫度(450℃左右)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熔融溫度(240℃左右),且熔融粘度比其它熔融氟塑料較低,故具有很好的熔融加工性能。ECTFE纖維可在較廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)替代加工困難、價格昂貴的PTFE纖維,例如,其優(yōu)異的耐高溫、耐化學(xué)腐蝕等性能可替代PTFE纖維應(yīng)用在苛刻條件下的工業(yè)過濾材料中;其極端光滑的表面可抑制微生物的增生,可替代PTFE纖維應(yīng)用在醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域;其較高的強(qiáng)度、韌性及低摩擦性能可替代PTFE纖維在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。
目前,有關(guān)ECTFE纖維的報道較少,如文章《乙烯-含氟乙烯共聚物》在介紹ECTFE的應(yīng)用中只給出了單絲的基本性能,可制備針織品,用于煙霧消除器、氣體過濾柱管襯墊、編織管材或傳送皮帶等(《塑料》,1983年第3期67-75頁);文章《含氟聚合物纖維》中只提及美國采用熔體擠出-薄膜原纖化的方法制得ECTFE纖維(《合成纖維工業(yè)》,1985年第5期58-64頁)。以上文獻(xiàn)只是對ECTFE纖維進(jìn)行簡單描述,沒有涉及纖維的具體制備工藝。目前,在國內(nèi)外尚未見到關(guān)于介紹ECTFE纖維具體制備工藝的文獻(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有含氟共聚物纖維易產(chǎn)生原纖化的不足,本發(fā)明提供一種含氟共聚物纖維的制備方法,該方法采用熔融紡絲法,將含氟共聚物于雙螺桿擠出機(jī)中熔融后擠出,工藝簡單、節(jié)約能源、紡絲效率高,易于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
為此,本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種含氟共聚物纖維的制備方法,包括以下步驟:
1)將烘干后的含氟共聚物樹脂送入兩區(qū)雙螺桿擠出機(jī),在一區(qū)溫度為240~350℃、二區(qū)溫度為250~360℃的條件下熔融得到熔體,經(jīng)250~360℃的噴絲組件后擠出成形,得到熔融擠出物;擠出溫度過低易產(chǎn)生熔體破裂造成斷絲,溫度過高則會使導(dǎo)致纖維成形困難。
2)所述熔融擠出物經(jīng)過0.8~1.2m的空氣浴后,在噴絲頭牽伸比為20~25的條件下進(jìn)行卷繞,得到所述含氟共聚物纖維。
步驟1)中雙螺桿擠出機(jī)的二區(qū)溫度較一區(qū)溫度高5~15℃,噴絲組件溫度較二區(qū)溫度高5~10℃。二區(qū)溫度高于一區(qū)有利于樹脂的充分受熱熔融,而噴絲組件溫度高于二區(qū)溫度則有利于增加熔體的流動性,利于熔融物擠出。
步驟2)得到的含氟共聚物纖維還在25~230℃的油浴中熱處理20~40min。經(jīng)這種后處理工藝處理后,制得纖維具有優(yōu)良的韌性,斷裂伸長率可達(dá)250%~350%。
步驟2)得到的含氟共聚物纖維在定長拉伸1.5~3倍的條件下在25~230℃的油浴中處理20~40min。經(jīng)這種后處理工藝處理后,制得纖維具有更高的機(jī)械強(qiáng)度,斷裂強(qiáng)度由初生纖維的70~90MPa提高到140~160MPa。
所述含氟共聚物樹脂為乙烯-三氟氯乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
所述乙烯-三氟氯乙烯為乙烯和三氟氯乙烯以摩爾比為1:1共聚得到的交替共聚物;所述乙烯-四氟乙烯共聚物為乙烯和四氟乙烯以摩爾比為1:1共聚得到的交替共聚物。
步驟1)中含氟樹脂的烘干過程為:60~80℃真空干燥箱中干燥12~16h。
步驟1)中螺桿轉(zhuǎn)速為3.0~9.0rpm。
步驟1)中熔體的擠出速度為0.4~1.2m/min,步驟2)中卷繞速度4~10m/min。
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