專利名稱：：聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬復(fù)合纖維領(lǐng)域，特別是涉及一種聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚苯硫醚纖維具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、阻燃性、耐化學(xué)腐蝕性及良好的力學(xué)、紡織性能，因而廣泛應(yīng)用作水泥、造紙、鋼鐵、燃煤電廠、垃圾焚燒廠等行業(yè)的高溫過濾除塵材料。但是，由于我國聚苯硫醚纖維的生產(chǎn)技術(shù)起步較晚，加之國外的技術(shù)封鎖，因而大部分聚苯硫醚主要依賴進(jìn)口，這使得聚苯硫醚的市場價(jià)格一直很高。聚合物/無機(jī)粒子復(fù)合材料是近年來材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，無機(jī)粒子的加入可顯著提高聚合物力學(xué)、耐熱、耐溶劑、耐磨性能。研究表明，聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維的熱穩(wěn)定性、阻燃性、耐化學(xué)腐蝕性及力學(xué)性能都得到不同程度提高，并且大大降低了成本，提高了產(chǎn)品的市場競爭力。當(dāng)前，國內(nèi)外聚合物/無機(jī)粒子復(fù)合物的研究開發(fā)主要集中在塑料方面，纖維方面的應(yīng)用還較少。中國專利CN1821307公開了一種降低碳酸鈣顆粒填充尼龍66復(fù)合材料加工溫度的方法，通過將兩種不同粒徑的碳酸鈣按照特定的粒徑和質(zhì)量配比進(jìn)行混合，以特定比例填充尼龍66，可以明顯降低尼龍66的加工溫度，所得復(fù)合材料的機(jī)械性能提高30%以上，還可達(dá)到減少能耗，降低成本的目的。中國專利CN1865546公開了一種聚丙烯/粘土復(fù)合纖維及其制備方法，制得的纖維具有良好的阻燃性抗靜電性。而關(guān)于聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維的制備至今尚無報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維及其制備方法，該纖維具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、阻燃性、耐化學(xué)腐蝕性及良好的力學(xué)、紡織性能；制備工藝簡單，容易控制，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)周期短，對環(huán)境友好，特別適用于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維，其重量組成包括89~100份的聚苯硫醚切片或粉料、0.5-11份的超細(xì)碳酸鈣微粒和0.010.5份的表面處理劑。所述聚苯硫醚切片或粉料為紡絲級聚苯硫醚切片或粉料，其分子量為55000。所述超細(xì)碳酸鈣微粒的粒徑為0.05~lpm，形狀為紡錘形、立方形、針形、鏈形或球形。所述的表面處理劑為鈦偶聯(lián)劑、硬脂酸、鋁偶聯(lián)劑、硅垸偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑中的一種或幾種。本發(fā)明的聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維的制備方法，包括以下歩驟1)稱取89-100份的聚苯硫醚切片或粉料、0.5~11份的超細(xì)碳酸鈣微粒和0.01-0.5份的表面處理劑；2)將超細(xì)碳酸鈣微粒及表面處理劑放入高速混合機(jī)中，高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000~4000r/min，優(yōu)選2000~3000r/min，攪拌混合2030min至均勻后，再加入聚苯硫醚切片或粉料，升溫并繼續(xù)攪拌至205'C左右，至聚苯硫醚軟化并使超細(xì)碳酸鈣均勻包粘在聚苯硫醚切片或粉料上，而聚苯硫醚顆粒間不發(fā)生嚴(yán)重粘連；之后停止加熱，并繼續(xù)攪拌冷卻至室溫，出料；3)步驟(2)所得物經(jīng)真空轉(zhuǎn)鼓干燥充分干燥后，在螺桿紡絲設(shè)備中進(jìn)行紡絲，紡絲溫度為31034(TC，噴絲板孔數(shù)為20，噴絲孔孔徑為0.25mm，噴絲孔長度與直徑(L/D)比為1:2.5，紡絲箱體溫度為315。C;4)熔體從噴絲板噴出后，經(jīng)過側(cè)吹風(fēng)冷卻凝固成絲條；5)經(jīng)過冷卻的纖維上油集束后進(jìn)行巻繞，巻繞速度為600-800m/min;6)牽伸定型將巻繞絲進(jìn)行熱水浴一級拉伸，干熱二級拉伸和一道熱定型處理，牽伸總倍數(shù)為35倍，水浴拉伸溫度為75~90°C;干拉伸溫度為110~180°C;定型溫度為180~230°C，牽伸速度為100~500m/min;7)牽伸絲的后續(xù)處理同纖維制備常規(guī)技術(shù)，從而制得聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維。本發(fā)明的有益效果1)利用混合發(fā)熱或外加加熱的方法，使混合體系的溫度升高至205'C左右，使聚苯硫醚軟化并使超細(xì)碳酸鈣均勻包粘在聚苯硫醚切片或粉料上，而聚苯硫醚顆粒間不發(fā)生嚴(yán)重粘連。避免熔融造粒工序，從而避免雙螺桿造粒時(shí)存在的耗能、耗水、塵土飛揚(yáng)等缺點(diǎn)；2)將該復(fù)合纖維與純聚苯硫醚纖維進(jìn)行性能比較，結(jié)果表明復(fù)合纖維的力學(xué)、耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性及阻燃性較好，且通過加入填料，大大降低了聚苯硫醚纖維的生產(chǎn)成本，對促進(jìn)工業(yè)化生產(chǎn)具有重大意義；3)由于高速混合機(jī)中采用剪切為主的周向流葉輪比傳統(tǒng)的以混合為主的軸向流葉輪具有更強(qiáng)的剪切力，能更有效地對碳酸鈣微粒進(jìn)行表面處理且碳酸鈣微粒能均勻地包粘在樹脂顆粒上，克服雙螺桿造粒時(shí)存在的各種添加劑分散不均勻問題；4)減少一道熔融過程，可避免螺桿造粒和后道加工二次熔融可能造成的團(tuán)聚現(xiàn)象。5)表面處理劑的加入適當(dāng)降低了碳酸鈣微粒的表面活性，促進(jìn)碳酸鈣微粒更加均勻地分散在聚苯硫醚切片或粉料上；6)碳酸鈣微粒的加入提高了聚苯硫醚纖維的斷裂強(qiáng)度和模量，降低纖維的斷裂伸長率，但過量的碳酸鈣加入會導(dǎo)致其表觀粘度大大降低，影響結(jié)晶成核，對紡絲成型產(chǎn)生不利影響，從而使其性能也隨之降低。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例1將1份的超細(xì)碳酸鈣微粒和0.02份的鈦酸酯偶聯(lián)劑放入高速混合機(jī)中，轉(zhuǎn)速為1000r/min，攪拌混合20min，再加入99份的聚苯硫醚切片或粉料，保持?jǐn)嚢柘律郎?，?dāng)溫度達(dá)到205'C時(shí)即停止加熱，繼續(xù)攪拌和冷卻，至室溫出料。所制得混合料在125'C的溫度下真空干燥12h，然后將混合物放入螺桿擠出機(jī)中，在32(TC下進(jìn)行熔融紡絲，紡絲速度為700m/min，巻繞絲經(jīng)70°C的水浴拉伸及l(fā)l(TC的干熱拉伸及18CTC的熱定型，總牽伸倍數(shù)為3倍，從而得到聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維。制得復(fù)合纖維的性能見表l。實(shí)施例2將3份的超細(xì)碳酸鈣微粒和0.06份的鈦酸酯偶聯(lián)劑放入高速混合機(jī)中，轉(zhuǎn)速為3000r/min，攪拌混合25min，再加入96.5份的聚苯硫醚切片或粉料，保持?jǐn)嚢柘律郎?，?dāng)溫度達(dá)到21(TC時(shí)即停止加熱，繼續(xù)攪拌和冷卻，至室溫出料。所制得混合料在125'C的溫度下真空干燥12h，然后將混合物放入螺桿擠出機(jī)中，在320。C下進(jìn)行熔融紡絲，紡絲速度為700m/min，巻繞絲經(jīng)70。C的水浴拉伸及12(TC的干拉伸及180。C的熱定型，總牽伸倍數(shù)為3倍，從而得到聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維。制得復(fù)合纖維的性能見表l。實(shí)施例3將5份的超細(xì)碳酸鈣微粒和0.1份的鈦酸酯偶聯(lián)劑放入高速混合機(jī)中，轉(zhuǎn)速為3000r/min，攪拌混合25min，再加入95份的聚苯硫醚切片或粉料，保持?jǐn)嚢柘律郎?，?dāng)溫度達(dá)到27(TC時(shí)即停止加熱，繼續(xù)攪拌和冷卻，至室溫出料。所制得混合料在125。C的溫度下真空干燥12h，然后將混合物放入螺桿擠出機(jī)中，在32(TC下進(jìn)行熔融紡絲，紡絲速度為700m/min，巻繞絲經(jīng)85t:的水浴拉伸及140'C的干拉伸及20(TC的熱定型，總牽伸倍數(shù)為3倍，從而得到聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維。實(shí)施例4將10份的超細(xì)碳酸鈣微粒和0.2份的鈦酸酯偶聯(lián)劑放入高速混合機(jī)中，轉(zhuǎn)速為2000r/min，攪拌混合30min，再加入90份的聚苯硫醚切片或粉料，保持?jǐn)嚢柘律郎兀?dāng)溫度達(dá)到27(TC時(shí)即停止加熱，繼續(xù)攪拌和冷卻，至室溫出料。所制得混合料在125'C的溫度下真空干燥12h，然后將混合物放入螺桿擠出機(jī)中，在32(TC下進(jìn)行熔融紡絲，紡絲速度為700m/min，巻繞絲經(jīng)85。C的水浴拉伸及150。C的干拉伸及21(TC的熱定型，總牽伸倍數(shù)為3倍，從而得到聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維。制得聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維的性能見表1。實(shí)施例5除了高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速改為4000r/min外，其余同實(shí)施例2。制得聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維的性能見表l。實(shí)施例6除了高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速改為4000r/min，總牽伸倍數(shù)改為5倍外，其余同實(shí)施例2。制得聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維的性能見表1。對比例選用紡絲級聚苯硫醚切片或粉料100份，在125'C的溫度下真空干燥12h。然后將切片或粉料放入螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融紡絲，紡絲溫度為320。C，紡絲速度為700m/min。巻繞絲經(jīng)85。C的水浴拉伸及150'C的干拉伸及21(rC的熱定型，總牽伸倍數(shù)為3倍，從而得到聚苯硫醚纖維。本發(fā)明所制得聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維實(shí)施例與對比例性能對照如表-1所示。表1聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維性能對照表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1.一種聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維，其特征在于該復(fù)合纖維的重量組成包括89～100份的聚苯硫醚切片或粉料、0.5～11份的超細(xì)碳酸鈣微粒和0.01～0.5份的表面處理劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維，其特征在于所述聚苯硫醚切片或粉料為紡絲級聚苯硫醚切片或粉料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維，其特征在于所述超細(xì)碳酸鈣微粒的粒徑為0.05~lpm，形狀為紡錘形、立方形、針形、鏈形或球形。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維，其特征在于所述表面處理劑為鈦偶聯(lián)劑、硬脂酸、鋁偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑中的一種或幾種。5.聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維的制備方法，包括以下步驟-1)稱取89~100份的聚苯硫醚切片或粉料、0.5~11份的超細(xì)碳酸鈣微粒和0.01-0.5份的表面處理劑；2)將超細(xì)碳酸鈣微粒及表面處理劑放入高速混合機(jī)中，攪拌混合至均勻后，再加入聚苯硫醚切片或粉料，升溫至225T左右，聚苯硫醚軟化并使超細(xì)碳酸鈣均勻包粘在聚苯硫醚切片或粉料上，而聚苯硫醚顆粒間不發(fā)生嚴(yán)重粘連；后停止加熱并繼續(xù)攪拌至混合均勻，冷卻，出料；3)步驟(2)所得物經(jīng)真空轉(zhuǎn)鼓充分干燥后，在螺桿紡絲設(shè)備中進(jìn)行熔融紡絲；4)熔體從噴絲板噴出后，經(jīng)過側(cè)吹風(fēng)冷卻凝固成絲條；5)經(jīng)過冷卻的纖維上油集束后進(jìn)行巻繞；6)將巻繞絲進(jìn)行熱水浴一級拉伸，干熱二級拉伸和一道熱定型處理，7)牽伸絲的后續(xù)處理同纖維制備常規(guī)技術(shù)，從而制得聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的超細(xì)碳酸鈣微粒及表面處理劑在高速混合機(jī)中的攪拌混合時(shí)間為2030min，轉(zhuǎn)速為1000~4000r/min。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于所述高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為2000~3000r/min。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于超細(xì)碳酸鈣微粒、表面處理劑和聚苯硫醚切片或粉料，保持?jǐn)嚢柘律郎?，溫度控制?05'C左右，加熱至超細(xì)碳酸鈣微粒均勻包覆在聚苯硫醚切片或粉料外層后停止加熱，繼續(xù)攪拌和冷卻，至室溫出料，待紡絲。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于所述歩驟(3)中的熔融紡絲的紡絲溫度為31(K340。C，紡絲速度為500~2000m/min。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于熔融噴絲板孔數(shù)為20，噴絲孔孔徑為0.25mm，噴絲孔長度與直徑(L/D)比為1:2.5，紡絲箱體溫度為315"。11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中的紡絲速度優(yōu)選為800-1000m/min。12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚苯硫醚/超細(xì)碳酸鈣微粒復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于所述步驟6)中的牽伸總倍數(shù)為35倍，水浴拉伸溫度為75卯"C;干熱拉伸溫度為U018(TC;定型溫度為180~230°C，牽伸速度為100~500m/min。全文摘要本發(fā)明涉及一種聚苯硫醚(PPS)/納米碳酸鈣混合料及其纖維的制備方法，包括將聚酯切片、納米碳酸鈣微粒、反應(yīng)性單體和其他添加劑在高速混合機(jī)中高速混合的同時(shí)，溫度升高至205℃左右，使聚苯硫醚切片軟化并使納米碳酸鈣和其他添加劑均勻包粘在聚苯硫醚切片上，而聚苯硫醚切片顆粒間沒有嚴(yán)重的粘連。由本發(fā)明制備的聚苯硫醚/納米碳酸鈣混合料具有優(yōu)異的加工性能，可通過熔噴或熔融紡絲制作紡織用纖維、薄膜或增強(qiáng)塑料。本發(fā)明可大大降低生產(chǎn)成本，帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益；且具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、阻燃性、耐化學(xué)腐蝕性及良好的力學(xué)、紡織性能，可廣泛應(yīng)用于化工、輕工、機(jī)械等工業(yè)部門，尤其是可以大大促進(jìn)我國高溫袋式除塵的推廣應(yīng)用；制備工藝簡單，易控制，成本較低，生產(chǎn)周期短，對環(huán)境友好，特別適于工業(yè)化生產(chǎn)。文檔編號D01F1/10GK101368300SQ20081004134公開日2009年2月18日申請日期2008年8月4日優(yōu)先權(quán)日2008年8月4日發(fā)明者倪建華,謙廖,王依民,王燕萍申請人:東華大學(xué)