[發明專利]一種高強高模聚甲醛纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 201710960091.7
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107805850B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 李建華;楊勝林;王亞濤;金旺;楊大志;馬小豐
• 申請（專利權）人: 唐山開灤化工科技有限公司
• 主分類號: D01D5/088
• 分類號: D01D5/088;D01D5/096;D01D5/16;D01F6/76
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 金利琴

本發明涉及一種高強高模聚甲醛纖維及其制備方法，其制備方法為：將聚甲醛熔體從噴絲頭擠出后先后在空氣和冷凍液中進行冷卻得到絲條，絲條經高倍拉伸處理得到高強高模聚甲醛纖維，其中冷凍液為溫度≤0℃的高沸點醇類的水溶液。通過該方法制得的高強高模聚甲醛纖維的拉伸強度≥6.5cN/dtex，拉伸模量≥130cN/dtex。本發明的一種高強高模聚甲醛纖維及其制備方法操作簡便，效率高，紡絲過程故障率低，易于實現工業化生產，最終制得的聚甲醛纖維的結構缺陷少，拉伸強度和拉伸模量高，力學性能優越，品質穩定，有極好的經濟價值和推廣價值。

技術領域

本發明屬于化學纖維制造領域，涉及一種高強高模聚甲醛纖維及其制備方法。

背景技術

聚甲醛是一種分子結構規整且具有高密度和高結晶性的線性聚合物，其具有良好的物理機械性能和耐化學品性，可在-40～100℃溫度間長期使用，是目前世界上三大通用工程塑料之一，有“奪鋼”和“超鋼”之稱。

聚甲醛在紡制成纖維后能夠繼承聚甲醛的大部分優點并能發揮其潛在優勢，不僅具有高強度和高模量，同時還具有優異的尺寸穩定性、熱穩定性、耐堿性、耐化學腐蝕性、耐光性、耐候性和耐磨耗性等性能，是綜合性能最好的合成纖維之一，具有良好的應用前景。

聚甲醛纖維的高強高模性能主要來自于對其進行的高倍拉伸。分子結構規整的聚甲醛均聚物的結晶度高達70％及以上而且結晶速度極快，纖維拉伸時，聚甲醛由折疊鏈片晶向伸直鏈串晶轉化，此時容易發生晶片間滑移導致纖維表面形成裂紋，同時還會在纖維內部產生大量微孔隙，造成拉伸困難以及纖維品質劣化。早期制備聚甲醛纖維時往往采用特殊的拉伸技術，例如1974年美國田納西大學的Clark在熱空氣氛圍中，通過在拉力試驗機上采用兩步慢拉伸聚甲醛樣條20倍，試制出高模量聚甲醛纖維。上世紀90年代初日本旭化成工業公司技術研究所開發了在加熱高壓條件下拉伸高分子材料，從而制得高強度纖維。但這些方法設備復雜、操作難度大且實用價值低。

近年來對于聚甲醛纖維的研究重點在于纖維成型過程中聚甲醛結晶的控制，主要技術手段包括共混改性和共聚改性，前者是在聚甲醛中添加能夠降低其球晶尺寸和結晶速率的物質；后者是在聚甲醛分子鏈上引入其它結構單元從而破壞其規整性使其結晶速率變緩。

申請號為201510955587.6的專利公開了將聚甲醛和脂肪酸酯類、脂肪醇類、脂肪酰胺類或低分子量烴類中的一種或多種內潤滑劑混合，擠出后切粒，再進行干燥后熔融紡絲得到聚甲醛纖維；所用內潤滑劑能夠改善聚甲醛熔體的流動性，并減緩其結晶；申請號為201510703758.6的專利公開了將聚甲醛樹脂與山梨醇類物質混合并干燥后熔融紡絲，噴出的熔體吹熱風使其緩慢冷卻后經上油集束再進行一級熱牽伸，卷繞后獲得初生纖維，初生纖維在室溫下放置平衡內應力后進行多級低速高倍牽伸得到高強高模聚甲醛纖維；山梨醇類物質同樣起到結晶抑制劑的作用；申請號為02818234.0的專利公開了通過設計適合熔融紡絲的聚甲醛共聚物，在聚甲醛分子鏈中引入氧化烯類重復單元，使該聚甲醛共聚物從200℃的熔融狀態降溫到150℃，并在150℃的溫度下保持穩定時，其半結晶時間為30s以上。該專利文件還指出如果使用半結晶化時間不足30s的聚合物，在一般的纖維制造裝置中無法制得高強度、高剛性的聚甲醛纖維，也不能進行高效率的生產。上述所采用的共混改性方法，主要的問題是當聚甲醛樹脂與改性劑混合后，如果直接進行紡絲則改性劑在高粘度的聚甲醛熔體中難以分散均勻；若混合后先擠出造粒再紡絲，由于聚甲醛的熔點接近其分解溫度，造粒容易引起聚甲醛的降解，從而影響最終纖維的性能。而共聚改性法技術難度高，國內目前還沒有成熟穩定的相關技術，不便于產業化推廣。

因此，研究一種操作簡便、效率高且能夠有效提高聚甲醛纖維的力學性能的制備方法具有十分重要的意義。

發明內容