[發明專利]含氟共聚物纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201410087572.8
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN103820876A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 肖長發;潘健;黃慶林;王純
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: D01F6/28
• 分類號: D01F6/28;D01F6/32;D01D5/08
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 陳昌娟

技術領域

本發明涉及纖維制備領域，特別是涉及一種含氟共聚物纖維的制備方法。

背景技術

眾所周知，聚四氟乙烯（PTFE）纖維憑其優異的耐高低溫性能、化學穩定性、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、醫療、機械等領域獲得了廣泛應用，它更是垃圾焚燒、航天服、消防服、過濾材料及航天材料等領域的優選材料。但世界上只有屈指可數的公司有能力將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）對大多數的無機、有機化學品有非凡的抗腐蝕能力，有優良的電性能、耐高低溫性能、耐磨性、抗蠕變性等；其分解溫度（450℃左右）遠遠高于熔融溫度（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用領域內替代加工困難、價格昂貴的PTFE纖維，例如，其優異的耐高溫、耐化學腐蝕等性能可替代PTFE纖維應用在苛刻條件下的工業過濾材料中；其極端光滑的表面可抑制微生物的增生，可替代PTFE纖維應用在醫療衛生等領域；其較高的強度、韌性及低摩擦性能可替代PTFE纖維在航空航天領域的應用。

目前，有關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》，1985年第5期58-64頁）。以上文獻只是對ECTFE纖維進行簡單描述，沒有涉及纖維的具體制備工藝。目前，在國內外尚未見到關于介紹ECTFE纖維具體制備工藝的文獻。

發明內容

針對現有含氟共聚物纖維易產生原纖化的不足，本發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中熔融后擠出，工藝簡單、節約能源、紡絲效率高，易于工業化規模生產。

為此，本發明的技術方案如下：

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雙螺桿擠出機，在一區溫度為240～350℃、二區溫度為250～360℃的條件下熔融得到熔體，經250～360℃的噴絲組件后擠出成形，得到熔融擠出物；擠出溫度過低易產生熔體破裂造成斷絲，溫度過高則會使導致纖維成形困難。

2）所述熔融擠出物經過0.8～1.2m的空氣浴后，在噴絲頭牽伸比為20～25的條件下進行卷繞，得到所述含氟共聚物纖維。

步驟1）中雙螺桿擠出機的二區溫度較一區溫度高5～15℃，噴絲組件溫度較二區溫度高5～10℃。二區溫度高于一區有利于樹脂的充分受熱熔融，而噴絲組件溫度高于二區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。經這種后處理工藝處理后，制得纖維具有優良的韌性，斷裂伸長率可達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。經這種后處理工藝處理后，制得纖維具有更高的機械強度，斷裂強度由初生纖維的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。