[發(fā)明專利]一種聚苯硫醚長絲的多級拉伸熱定型方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410833168.0
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104532436A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張蕊萍;連丹丹;戴晉明;張勇;黃玉蓮;高立斌
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: D02J1/22
• 分類號: D02J1/22;D02J13/00
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;張宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及差別化高性能纖維材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言是一種聚苯硫醚（PPS）長絲的多級拉伸熱定型方法。

背景技術(shù)

聚苯硫醚（PPS）纖維具有諸多優(yōu)異性能，如自身阻燃性、良好的熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)品性、絕緣性能及優(yōu)良的力學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用在火力發(fā)電、化工、建材、冶金、航空航天等領(lǐng)域。目前，國內(nèi)PPS纖維的制備以短纖維為主，涉及長絲生產(chǎn)及研究較少，且還都停留在試驗階段，得出的工藝技術(shù)不適合工業(yè)生產(chǎn)。隨著環(huán)保壓力的增大，國內(nèi)對PPS纖維的需求量會進一步大幅增長。一種成熟的、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的適合工業(yè)生產(chǎn)的PPS纖維牽伸技術(shù)已經(jīng)成為亟待攻關(guān)的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種聚苯硫醚長絲的多級拉伸熱定型方法，從而提高聚苯硫醚（PPS）長絲的生產(chǎn)穩(wěn)定性和有效牽伸倍數(shù)、力學(xué)性能和條干均勻性。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種聚苯硫醚長絲的多級拉伸熱定型方法，包括六個步驟區(qū)域進行：冷牽區(qū)、熱牽一區(qū)、熱牽二區(qū)、緊張高溫?zé)岫ㄐ蛥^(qū)、冷卻區(qū)、卷繞區(qū)；

①冷牽區(qū)

將單根纖維纖度15-17dtex的聚苯硫醚初生纖維卷筒掛于固定的絲筒架上，先后通過兩個導(dǎo)絲件引入羅拉前轉(zhuǎn)子，聚苯硫醚初生纖維經(jīng)過羅拉前轉(zhuǎn)子穩(wěn)定后喂入羅拉，用羅拉的橡膠皮圈和鋼制導(dǎo)輥將聚苯硫醚初生纖維纖維壓緊，出羅拉后纖維送至熱拉伸Ι盤并繞于Ι盤；橡膠皮圈和鋼制導(dǎo)輥為室溫，Ι盤為94℃，通過牽伸Ι盤與鋼制導(dǎo)輥的線速度差給纖維1.05倍的牽伸倍數(shù)，通過Ι盤的加熱作用后進入熱牽一區(qū)；

②熱牽一區(qū)

纖維出Ι盤后，繞于Ⅱ盤，Ⅱ盤溫度為105℃，通過Ι盤與Ⅱ盤的線速度差給纖維2.4倍的牽伸倍數(shù)；

③熱牽二區(qū)

由Ⅱ盤牽出的纖維繞于Ⅲ盤，Ⅲ盤溫度設(shè)定為115℃，通過Ⅲ盤與Ⅱ盤的線速度差給纖維1.8倍的牽伸倍數(shù)；

④緊張高溫?zé)岫ㄐ蛥^(qū)

纖維出Ⅲ盤后，通過熱板，繞于Ⅳ盤，防止打滑，熱板設(shè)定溫度為170℃，Ⅳ盤設(shè)定溫度為20℃，通過Ⅳ盤與Ⅲ盤的線速度差給纖維1.12倍的牽伸倍數(shù)；

⑤冷卻區(qū)

纖維出Ⅳ盤后，由導(dǎo)絲件引導(dǎo)，經(jīng)過空氣冷卻到達卷繞區(qū)，

⑥卷繞區(qū)

纖維經(jīng)導(dǎo)絲件引導(dǎo)入橫動裝置，由摩擦輥帶動筒管卷繞成型。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，羅拉與Ι盤的軸距是350mm，Ι盤與Ⅱ盤的軸距是450mm，Ⅱ盤與Ⅲ盤的軸距是550mm，Ⅲ盤與Ⅳ盤的軸距是750mm。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，纖維在I盤、II盤和III盤上沿順時針繞8圈。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，纖維在Ⅳ盤上沿順時針繞10圈。

本發(fā)明采用聚苯硫醚初生纖維（PPS-UDY纖維），利用PPS-UDY纖維的結(jié)構(gòu)特性，通過冷牽、多區(qū)熱牽、緊張高溫?zé)岫ㄐ汀⒓娱L冷卻區(qū)、卷繞成型等復(fù)合技術(shù)，合理的分配牽伸區(qū)和牽伸溫度，并利用高溫緊張熱定型控制PPS長絲的尺寸穩(wěn)定性。提高PPS纖維的可紡性，減少毛絲斷頭和繞輥率，使PPS長絲生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，取向度、結(jié)晶度提高，聚集態(tài)結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，提高PPS長絲的生產(chǎn)穩(wěn)定性和有效牽伸倍數(shù)，力學(xué)性能和條干均勻性提高。

本發(fā)明PPS長絲總牽伸倍數(shù)可達到5.1倍，拉伸斷裂強度可達4.0cN/dtex，斷裂伸長率20-26%，沸水收縮率1.5%-3.2%，干熱收縮率5.3%-7.2%，纖維結(jié)晶度為70.1%，取向度2.4?Km/s，PPS長絲的熔融峰溫為285.37℃，氮氣環(huán)境中熱分解溫度為503.3℃，纖維條干良好，粗細均勻。

附圖說明

圖1為PPS長絲牽伸熱定型工藝流程圖。

圖中，1-絲筒架，2-卷筒，3-纖維，4-第一導(dǎo)絲件，5-第二導(dǎo)絲件，6-羅拉前轉(zhuǎn)子，7-橡膠皮圈，8-鋼制導(dǎo)輥，9-變頻電機，10-Ⅰ盤，11-Ⅱ盤，12-Ⅲ盤，13-熱板，14-Ⅳ盤，15-橫動裝置，16-摩擦輥，17-PPS長絲絲筒。

圖2為PPS長絲縱向SEM圖像，圖中可知，PPS纖維表面光滑整潔，條干均勻。

圖3為PPS長絲橫截面SEM圖像，圖中可知，PPS纖維呈圓形，內(nèi)部均一無孔洞。

圖4為PPS長絲DSC數(shù)據(jù)圖譜，圖中可知，PPS長絲的熔融峰溫為285.37℃。

圖5為PPS長絲氮氣氛圍熱重圖譜，圖中可知，PPS長絲的熱分解溫度為503.3℃。

具體實施方式