[發明專利]一種低取向高拉伸聚甲醛初生纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201910191830.X
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN109913960B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 金旺;李建華;王亞濤;馬小豐;劉莉莉;陳曦
• 申請（專利權）人: 唐山開灤化工科技有限公司
• 主分類號: D01D5/084
• 分類號: D01D5/084;D01D5/088;D01D10/02;D01D1/04
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本發明公開了一種低取向高拉伸聚甲醛初生纖維的制備方法。具體為：將干燥后的聚甲醛樹脂，經螺桿擠出機熔融塑化后，通過計量泵輸送至紡絲組件中，從噴絲板噴出熔體細流，在風窗中先經干熱風保溫細化，再經濕冷風冷卻成纖維；冷卻后的纖維經上油后，在熱輥GR1上加熱至冷卻結晶起始溫度與維卡軟化點溫度之間，纖維出熱輥GR1后迅速驟冷至室溫以下，并繞在熱輥GR2上即得初生纖維。采用本方法獲得的聚甲醛初生纖維表面缺陷少、應力集中點少、預取向度低、內應力小，能夠經受后續高倍率的拉伸，從而制得強度和模量較高的聚甲醛纖維。另外，本發明的制備方法可實現紡絲、拉伸連續進行，工藝路線簡單，生產效率高。

技術領域

本發明涉及一種低取向高拉伸聚甲醛初生纖維的制備方法，屬于合成纖維技術領域。

背景技術

聚甲醛纖維是新興發展起來的一種新型合成纖維，繼承和發揚了聚甲醛樹脂原有的優異性能。但由于聚甲醛樹脂的特殊性，如熱穩定性不佳、結晶度高、表面遇冷低于熔點即收縮、初生纖維內應力大、取向度高等特點，導致聚甲醛纖維的紡絲工藝技術進展緩慢。2000年以后，隨著聚甲醛樹脂品質的提升、紡絲級聚甲醛切片的開發、初生纖維制備技術及拉伸工藝的快速發展，聚甲醛纖維的強度得以穩定提高。

聚甲醛的熔點和結晶溫度相差在20℃左右，只要溫度低于結晶溫度就會迅速冷卻固化，這種固化從表層開始向內部遞進，控制不當容易引起內外結構上差異，對后牽伸產生不利影響。聚甲醛的熔體細流在冷卻的過程中，若受到外界水分子的作用，與水分子接觸的點迅速放熱固化，導致初生纖維表面存在大量微觀的凹凸不平現象。初生纖維的表面光滑度差，容易在后拉伸環節作為應力集中點，導致纖維提前斷裂。另外，在熔體細流冷卻成初生纖維的過程中，在拉力的作用下，在初生纖維的內部存在較大程度的拉伸預取向和結晶，不利于纖維的后拉伸取向強化。因此，初生纖維質量的好壞，直接關系到能否得到較高質量的聚甲醛纖維。聚甲醛初生纖維的制備技術，得到了越來越多的關注和研究。CN 102011210A公開了一種生產高斷裂強度的聚甲醛纖維的方法，采用熱溶液或熱蒸汽緩冷再驟冷的制備方法。CN 10517756 B公開了一種初生纖維的制備方法，將聚甲醛樹脂與少量鄰甲酚醛環氧樹脂混合后，通過逐級緩冷再驟冷紡絲得到初生纖維，并且需將初生纖維放置平衡后再拉伸，難于做到紡絲牽伸連續化。CN105401254A公開了一種高強高模聚甲醛纖維及其兩步法熱拉制備方法，提出了添加山梨醇類結晶干擾劑，對熔體進行吹熱風緩冷，配合將初生纖維進行較長時間放置平衡的方式，得到了一種內應力平衡、可多級低速高倍牽伸的初生纖維，但難以做到低取向和內應力的充分釋放，不可連續化。綜合分析，所報道的專利技術多從結晶干擾劑、緩冷和慢拉等角度出發，通過調控紡絲熔體的冷卻過程，以期能夠控制初生纖維的取向度和結晶度，從而能夠為后續拉伸工藝過程提供基礎。但此類專利技術所實現的方式較為復雜，生產操作不方便，工藝參數穩定控制較難，且難以實現紡絲和牽伸共同穩定、連續的進行，生產效率較低，且間歇式的工藝技術容易帶來不同批次產品的質量上的差異。

聚甲醛的初生纖維不同常規熔紡化纖的特性，利用常規的初生纖維制備工藝技術制備出的聚甲醛初生纖維性能一般，不能滿足高拉伸高強度聚甲醛纖維的制備要求。因此，有必要針對聚甲醛的初生纖維制備工藝做出必要改進，開發出既能得到表面缺陷少、應力集中點少、預取向度低、內應力小，又能夠滿足后續高倍率紡絲牽伸連續進行的聚甲醛初生纖維制備技術。

發明內容

本發明的目的是提供一種工藝路線簡單、可操作性強、能夠穩定連續實現紡絲和牽伸一體化連續運轉的聚甲醛初生纖維制備方法。本發明依據熱塑性高分子材料分子鏈段、大分子鏈的運動原理，采用對松弛狀態下的聚甲醛初生纖維加熱至維卡軟化點和熔點之間的溫度，然后再驟冷處理，滿足分子鏈段和大分子鏈運動的基本需求，充分釋放初生纖維在制備過程中所受的拉伸取向作用力和內應力，同時針對聚甲醛冷卻特性采用干熱風保溫的熔體細流細化方式，使制備出的初生纖維內外結構性能一致，獲得沒有表面缺陷且能夠經受紡絲牽伸連續運行的聚甲醛初生纖維。