一种聚醚醚酮中空纤维的制备方法与流程

文档序号:15188060发布日期:2018-08-17 19:35阅读:179来源:国知局

本发明属于有机纤维制备的技术领域,具体涉及一种聚醚醚酮中空纤维的制备方法。



背景技术:

聚醚醚酮(PEEK)是一种半结晶性的芳香族热塑性树脂,具有优异的综合性能,如高耐热性、高耐化学药品性、高耐辐射性、冲击强度高、耐磨性好、耐疲劳性好等,在许多领域可以替代金属、陶瓷等传统材料,具有十分广泛的应用。当在不同领域应用时,所需要的聚醚醚酮制品不同。其中,聚醚醚酮纤维制品在许多领域具有非常重要的需求,例如造纸工业使用的传送带、航空飞机和汽车的燃料过滤器滤网、编织网以及医疗器械等。随着技术的不断进步,进一步优化资源,提升生产效率和促进可持续发展,聚醚醚酮纤维的轻量化和性能特殊化同样是学术上与应用上的研究重点之一。

纤维轻量化的主要技术手段之一是采用横截面为中空的方法。中空的纤维材料不仅能保持原有纤维材料力学性能和机械强度未下降过多的条件下,还具有更高的耐磨损性、抗折性和保温隔热性,还能赋予部分纤维材料微滤、超滤、隔音等新的功能,且质量更轻,成本更低,因而具有更好的应用领域和更大的市场。

现有技术中,中空纤维的制备方法是通过在熔融纺丝过程中,向组件内加中空进气装置。但是,现有技术中的喷丝板只能对应一个喷丝孔,只能生产单根丝,生产效率降低,同时整个组件拆卸复杂。通过设计喷丝板的结构实现纤维中空化具有更为高效的方法,如中国专利涤纶细旦高中空短纤维及其生产方法(申请号200510029778.6)中,介绍了三段圆弧狭缝设计的喷丝板;中国专利一种细旦中空涤纶短纤维的生产方法(公开号51302656B)中,喷丝板的喷丝孔呈单开口“C”形圆环状;在中国专利一种生产中空聚苯硫醚短纤维的喷丝板(公开号202131404U)中,介绍了一种在本体上均匀排列有喷丝孔,喷丝孔的截面呈两个对称的半框相向排列,中间一定间距的喷丝板。这些方法解决了中空纤维生产装置上产业化的技术问题。

聚醚醚酮的熔体粘度较高,聚醚醚酮纤维的制备本就非常困难,成本较高,而聚醚醚酮纤维的中空化就更困难,其工艺更复杂,因此限制了其在市场的应用和发展。在大量实验下发现,上述方法制备聚醚醚酮中空纤维存在以下问题:

1、冷却方式采用单面侧吹风、外侧环吹风以及内部气孔吹风,速度较慢,设备复杂且昂贵;

2、牵引方式在牵引过程中容易破坏中空纤维的中空形状,影响最终中空纤维的品质;

3、制备获得的中空纤维中空度的均一性、中空外径的一致性未能完全保证;

4、制备获得的中空纤维的实际纤维数与喷丝板孔数的一致性未能完全保证。



技术实现要素:

为解决上述技术问题,本发明提供一种聚醚醚酮中空纤维的制备方法。

一种聚醚醚酮中空纤维的制备方法,步骤如下:

步骤一、将纺丝级聚醚醚酮树脂专用料干燥后加入挤出机内熔融,得到的熔体经熔体管路输送至计量泵箱体内,计量泵箱体内的计量泵在恒定压力条件下准确计量输出到纺丝组件的熔体量,并将熔体传送至纺丝组件,熔体在纺丝组件中,先经过滤系统过滤,然后经中空喷丝板喷丝,得到聚醚醚酮中空纤维熔体料条;

所述中空喷丝板包括底座、凸台、喷丝单元和加热系统,底座为圆盘形结构,底座的顶面边缘设有圆环形内台阶;凸台为圆盘形结构,直径小于底座的直径,固定在底座的下表面上且与底座同轴;喷丝单元可以为一个或者多个,每个喷丝单元由纺丝孔、芯棒和管道壁组成,纺丝孔贯穿底座与凸台,且孔轴平行于底座的中心轴,纺丝孔内径从底座至凸台的方向上逐渐减小,依次分为进口、通道和挤出孔;芯棒为圆柱形,柱高与挤出孔孔高相等,两端对齐的设置在挤出孔中且与挤出孔同轴,芯棒内沿挤出孔轴向方向设有第一通气孔,第一通气孔的底端开口与挤出孔的底端开口对齐,孔高小于挤出孔的孔高;管道壁设置在挤出孔的非挤出端,沿挤出孔径向设置,与芯棒固定连接,管道壁内设有沿挤出孔径向设置的第二通气孔,第二通气孔一端与第一通气孔连通,另一端贯穿凸台外壁与大气连通;加热系统套装在凸台的外壁上;中空喷丝板的温度比纺丝组件的温度高5-25℃;

步骤二、将步骤一得到的聚醚醚酮中空纤维熔体料条经第一集束装置集束后,经导丝辊导向,进入冷却系统冷却定型,然后牵入第一卷绕装置,牵引速度为30-800m/min,卷绕速度为5-500m/min,得到聚醚醚酮中空纤维初生丝;

步骤三、将聚醚醚酮中空纤维初生丝先从原丝辊经第二集束装置集束,然后经导丝热辊牵引进入第一加热狭缝预热,然后经第一牵伸热辊牵引进入第二加热狭缝,然后依次经第二牵伸热辊牵引、定型热辊牵引至第二卷绕装置,得到聚醚醚酮中空纤维;

所述导丝热辊的温度为100-150℃,第一加热狭缝的温度为150-180℃,第一牵伸热辊的温度为100-210℃,第二加热狭缝的温度为180-280℃,第二牵伸热辊的温度为100-210℃,定型热辊温度为150-230℃,定型比为(0.90-1.10):1,步骤三的整个热牵伸倍率为1.5-5.5。

优选的是,所述步骤一中,干燥温度为100-160℃,时间为2-12h。

优选的是,所述步骤一中,挤出机的温度为280-430℃,熔体管路的温度保持在纺丝级聚醚醚酮树脂专用料熔点之上40-100℃,计量泵箱体的温度比熔体管路的温度高10-20℃。

优选的是,所述步骤一中,进口的内径逐渐减小,最大直径为A1,最小直径为A2;通道的直径先保持为A2不变,然后逐渐减小至D1,挤出孔的直径保持D1不变。

优选的是,所述步骤一中,所述管道壁在挤出孔轴向的高度h1与挤出孔孔高H1的关系为h1=(0.4-0.7)H1,挤出孔孔高与挤出孔直径D1的关系为H1=(1.5-2.5)D1,管道壁在挤出孔径向的长度d1为0.1-1.0mm,挤出孔直径D1为0.5-4.5mm,芯棒的直径D2为0.2-3.0mm,第一通气孔孔径r1为0.1-2.3mm,第二通气孔(331)的孔径r2为0.08-0.8mm。

优选的是,所述步骤一中,喷丝单元的个数为1-20个。

优选的是,所述步骤二中,进入冷却系统冷却定型的过程为:

集束后的聚醚醚酮中空纤维熔体料条通过导丝辊引入风冷系统,风冷系统包括上表面采用耐高温隔热材料覆盖的冷却槽,设置在冷却槽一侧的风冷机82和设置在冷却槽另一侧的通风网,风冷机的风向是顺纤维牵伸的方向,风冷温度在10-50℃,风速在0-5m/min;

或者,集束后的聚醚醚酮中空纤维熔体料条通过导丝辊引入液冷系统,液冷系统包括上表面采用耐高温隔热材料覆盖的冷却槽和设置在冷却槽外壁的冷却装置,冷却液放置在冷却槽内,通过冷却装置降温。

优选的是,所述冷却液为高沸点芳烃溶剂油、二甲基硅油、耐高温硅油、矿物油、碳十二高沸点溶剂油、高温导热油或者苯甲基硅油。

优选的是,所述步骤三中,第一牵伸热辊、第二牵伸热辊和定型热辊的温度通过保温箱控制,保温箱中安装有热风机,吹风温度与相应热辊的温度相同,风速在0-3m/min,持续在箱体内循环吹风。

优选的是,原丝辊控制原丝输出速度为30-300m/min,导丝热辊的输出速度为30-300m/min,第一牵伸热辊的牵伸速度为30-500m/min,第二牵伸热辊的牵伸速度为30-800m/min,定型热辊的牵伸速度为30-800m/min,第二卷绕装置的卷绕辊的速度为5-500m/min。

与现有技术相比,本发明的有益效果:

本发明的聚醚醚酮中空纤维的制备方法,

采用了特殊结构的中空喷丝板,相对于现有技术中的中空喷丝板,使纤维的在直径、中空度和根数上具有更大的调控范围,同时保证了纤维中空度的均一性、中空外径的一致性和实际纤维与喷丝板孔数的一致性;

本发明的聚醚醚酮中空纤维的制备方法,采用风冷和液冷方式可获得低结晶度的初生丝,更利于保持均匀的中空形状,且成本更低,其中液冷方式可得到无定形态初生丝,而低结晶度的初生丝有利于后续的牵伸取向定型,进而提高聚醚醚酮中空纤维的机械性能,减少表面缺陷;

本发明的聚醚醚酮中空纤维的制备方法,在聚醚醚酮中空纤维牵伸取向过程中,先在聚醚醚酮树脂冷结晶温度区加热慢速牵伸中进行预结晶,保持中空纤维形状;而后在高于聚醚醚酮树脂玻璃化转变温度以上40-140℃的温度下慢速牵伸,保证分子链取向完善,提高取向度;热定型过程采用松弛或张紧的方式以保证了分子链结晶的完善,提高结晶度,最终提高纤维的性能;

总之,本发明的方法制备的简单便捷,具有通用性,可以制备聚醚醚酮中空纤维单或复丝,制得的聚醚醚酮中空纤维具有高质量稳定性、高强度、高韧性、良好的均匀性及耐磨性能,可作为耐磨织物材料、热防护材料及轻质材料等方面,具有十分广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明聚醚醚酮中空纤维的熔融纺丝的工艺流程简图(液冷系统);

图2为本发明聚醚醚酮中空纤维的熔融纺丝的工艺流程简图(风冷系统);

图3为本发明聚醚醚酮中空纤维初生丝牵引工艺流程简图;

图4为本发明的中空喷丝板的主视图;

图5为图4的俯视图;

图6为图4的仰视图;

图7为本发明的中空喷丝板的内部结构示意图;

图8为本发明的中空喷丝板的喷丝单元的结构示意图;

图9为本发明的中空喷丝板的挤出段的结构示意图;

图10中,a为本发明实施例2的聚醚醚酮中空纤维横截面的扫描电子显微镜的图片,b为本发明实施例3的聚醚醚酮中空纤维横截面的扫描电子显微镜的图片,c为本发明实施例4的聚醚醚酮中空纤维横截面的扫描电子显微镜的图片,d为本发明实施例7的聚醚醚酮中空纤维横截面的扫描电子显微镜的图片;

图中,1、挤出机,2、熔体管路,3、计量泵箱体,31、计量泵,4、纺丝组件,5、中空喷丝板,51、底座,511、环形内台阶,52、凸台,53、喷丝单元,531、纺丝孔,5311、进口,5312、通道,5313、挤出孔,532、芯棒,5321、第一通气孔,533、管道壁,5331、第二通气孔,6、第一集束装置,7、导丝辊,81、冷却槽,82、风冷机,83、通风网,84、冷却装置,85、冷却液,9、第一卷绕装置,10、升降架,11、原丝辊,12、第二集束装置,13、导丝热辊,14、第一加热狭缝,15、第一牵伸热辊,16、第二加热狭缝,17、第二牵伸热辊,18、定型热辊,19、第二卷绕装置,20、保温箱。

具体实施方式

为了进一步了解本发明,下面结合具体实施方式对本发明的优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明专利要求的限制。

如图1-3所示,一种聚醚醚酮中空纤维的制备方法,步骤如下:

步骤一、将纺丝级聚醚醚酮树脂专用料干燥处理,干燥温度为100-160℃,时间为2-12h,干燥后加入挤出机1内,挤出机1内逐级升温,于280-430℃温度范围熔融,得到熔体,熔体经熔体管路2输送至计量泵箱体3内,计量泵箱体3内的计量泵31在恒定压力条件下准确计量输出到纺丝组件4的熔体量,并将熔体传送至纺丝组件4,熔体在纺丝组件4中,先经过滤系统过滤,然后经中空喷丝板5喷丝,得到聚醚醚酮中空纤维熔体料条。

步骤一中,纺丝级聚醚醚酮树脂专用料为现有技术(参见中国专利纺丝级聚醚醚酮树脂专用料及其制备方法(200810050213.X)),由87.0-100.0wt%的聚醚醚酮树脂,0.0-3.0wt%的高温润滑剂和0.0-10.0wt%的聚芳酮液晶聚合物组成。优选配方为a、b、c、d四种(PEEK纯树脂的熔融指数为10-80g/10min),具体如下表所示:

步骤一中,熔体管路2的温度保持在聚醚醚酮树脂熔点之上40-100℃,计量泵箱体3的温度比熔体管路2的温度高10-20℃,计量泵31可以采用工作温度可达到500℃的齿轮计量泵。中空喷丝板5的温度比纺丝组件4的温度高5-25℃,确保聚醚醚酮熔体能更好地闭合成环。

如图4-6所示,中空喷丝板5包括底座51、凸台52和喷丝单元53。其中,底座51为圆盘形结构,底座51的顶面边缘设有用于放置过滤网的圆环形内台阶511。凸台52为圆盘形结构,直径小于底座51的直径,固定在底座51的下表面上且与底座51同轴。喷丝单元53可以为一个或者多个,具体根据需要喷丝的根数确定,且可随凸台52表面积的提高而增加,通常为1-20个。当喷丝单元53为一个时,一般设置在凸台52的中心位置,当喷丝单元53为多个时,圆周均布的设置在凸台52的边缘上。如图7-9所示,每个喷丝单元53由纺丝孔531、芯棒532和管道壁533组成,纺丝孔531贯穿底座51与凸台52,且孔轴平行于底座51的中心轴,纺丝孔531内径从底座51至凸台52的方向上逐渐减小,依次分为进口5311、通道5312和挤出孔5313,进口5311的内径逐渐减小,最大直径为A1,最小直径为A2;通道5312的直径先保持为A2不变,然后逐渐减小至D1,挤出孔5313的直径保持D1不变;芯棒533为圆柱形,直径为D2,柱高与挤出孔5313孔高H1相等,两端对齐的设置在挤出孔5313中且与挤出孔5313同轴,芯棒533内沿挤出孔5313轴向方向设有第一通气孔5321,第一通气孔5321的底端开口与挤出孔5313的底端开口对齐,孔高小于挤出孔5313的孔高;管道壁533设置在挤出孔5313的非挤出端,沿挤出孔5313径向设置,与芯棒532固定连接,管道壁533内设有沿挤出孔5313径向设置的第二通气孔3531,第二通气孔3531一端与第一通气孔5321连通,另一端贯穿凸台52外壁与大气连通。第一通气孔5321和第二通气孔3531能够保证中空纤维内部气压与外部大气压相同,防止纤维收缩。中空喷丝板还设有加热系统,加热系统套装在凸台52的外壁上,用于中空喷丝板的加热。

本实施方式中,D1为0.5-4.5mm,D2为0.2-3.0mm,H1为(1.5-2.5)D1,管道壁533在挤出孔5313径向的长度d1为0.1-1.0mm,在挤出孔5313轴向的高度h1为(0.4-0.7)H1,第一通气孔5321孔径r1为0.1-2.3mm,第二通气孔3531的孔径r2为0.08-0.8mm。中空喷丝板采用抗静电材料,防止在纺丝过程中,树脂和中空喷丝板之间摩擦而产生的静电,进而提高纺丝的速度。

步骤二、将步骤一得到的聚醚醚酮中空纤维熔体料条经第一集束装置6集束后,经导丝辊7导向,进入冷却系统冷却定型,然后牵入第一卷绕装置9,牵引速度为30-800m/min,卷绕速度为5-500m/min,得到未拉伸的聚醚醚酮中空纤维初生丝。

步骤二中,冷却系统分为风冷系统或液冷系统,并可根据需求进行切换,冷却系统位于中空喷丝板5下方5-20cm处,由于液冷系统比风冷系统的冷却速率更快,能够得到具有更低结晶度的中空纤维初生丝,所以优选液冷系统。冷却系统保证中空纤维从中空喷丝板5挤出后,分子链的快速固定,纤维保持中空形状,同时降低初生丝的结晶速率与结晶度,也保证后牵伸的过程中,中空纤维在充分牵伸后保持中空形状。

具体的,风冷的过程为:集束后的聚醚醚酮中空纤维熔体料条通过导丝辊7引入风冷系统,风冷系统包括上表面采用耐高温隔热材料覆盖的冷却槽81,设置在冷却槽81一侧的风冷机82和设置在冷却槽81另一侧的通风网83,风冷机的风向是顺纤维牵伸的方向,风冷温度在10-50℃,风速在0-5m/min。

具体的,液冷的过程为:集束后的聚醚醚酮中空纤维熔体料条通过导丝辊7引入液冷系统,液冷系统包括上表面采用耐高温隔热材料覆盖的冷却槽81和设置在冷却槽81外壁的冷却装置84(冷却装置84可以采用冷却管),冷却液85放置在冷却槽81内,通过冷却装置84降温;冷却液85可以为高沸点类油剂,如高沸点芳烃溶剂油、碳十二高沸点溶剂油、二甲基硅油、耐高温硅油、矿物油、高温导热油、苯甲基硅油等。

其中,冷却系统上表面覆盖的耐高温隔热材料能够防止冷却系统受到中空喷丝板5辐射的热量与喷丝头熔体纤维传递的热量影响冷却效果。

本实施方式中,为方便调整,冷却系统可以设置在升降架10上,方便调节高度。

步骤三、对聚醚醚酮中空纤维初生丝进行热牵引:将聚醚醚酮中空纤维初生丝先从原丝辊11经第二集束装置12集束,然后经导丝热辊13牵引进入第一加热狭缝预热14,导丝热辊13的温度为100-150℃,第一加热狭缝14的温度为150-180℃,然后经第一牵伸热辊15牵引进入第二加热狭缝16,第一牵伸热辊15的温度为100-210℃,第二加热狭缝16的温度为180-280℃,然后依次经第二牵伸热辊17牵引、定型热辊18牵引至第二卷绕装置19,得到聚醚醚酮中空纤维,第二牵伸热辊17的温度为100-210℃,定型热辊18温度为150-230℃,定型比为(0.90-1.10):1,整个热牵伸倍率为1.5-5.5。

步骤三中,导丝热辊13对纤维预加热,为便于集束,优选为内凹型,;采用狭缝加热是为了纤维更加充分的受热,使牵伸效果更佳;第一加热狭缝14使初生丝进行预结晶,获得一定强度,在第一牵伸热辊15上保持中空纤维的形状;第二加热狭缝16的作用是作为主要牵伸段,使后牵伸过程纤维分子链高度取向。第一加热狭缝14和第二加热狭缝16的长度可根据需要调控。第一牵伸热辊15、第二牵伸热辊17和定型热辊18均由两个热辊上下组成,下方热辊可左右转动,能够使装置带有分丝功能,防止牵伸及定型过程中纤维缠结或滑出。第一牵伸热辊15、第二牵伸热辊17和定型热辊18的温度通过保温箱20控制,保温箱20中安装有热风机,吹风温度与相应热辊的温度相同,风速在0-3m/min,持续在箱体内循环吹风。第一牵伸热辊15和第二牵伸热辊17内部还可以设有加热线圈。通过保温箱20和加热线圈控制温度能够防止在牵伸取向定型过程中热量的散失,确保箱体内温度更准确、更均匀,纤维取向与结晶更加完善。导丝热辊13、第一牵伸热辊15、第二牵伸热辊17和定型热辊18的转速连续可调,原丝辊11控制原丝输出速度为30-300m/min,导丝热辊13的输出速度为30-300m/min,第一牵伸热辊15的牵伸速度为30-500m/min,第二牵伸热辊17的牵伸速度为30-800m/min,定型热辊18的牵伸速度为30-800m/min,其中牵伸倍率是卷绕速度与原丝输出速度的比值,松弛定型比是定型热辊18与第二牵伸热辊17的比值。原丝输出速度=导丝热辊131速度≤第一牵伸热辊15速度<第二牵伸热辊17速度≥定型热辊4速度,且所有速度均连续可调。定型热辊18可以为多组,目的是为了保证取向度的同时使结晶更加完善。第二卷绕装置19的卷绕辊的速度与计量泵供料速度以及所生产的纤维线密度相关,卷绕速度为5-500m/min。本实施方式中,纤维接触的第二集束装置11、导丝热辊13、第一牵伸热辊15和第二牵伸热辊17表面均喷镀陶瓷,能够减小摩擦,降低纤维的损坏。

本实施方式中,通过中空喷丝板5的规格,第二卷绕装置19的卷绕辊速度以及热牵伸倍率来调控中空纤维的中空率(定义中空率为中空纤维横截面上中空部分圆的面积与外部圆的面积比值,即SD1:SD2),通常中空率在10-85%。

以下结合实施例进一步说明本发明,实施例采用的工艺流程及设备如具体实施方式所示。

实施例1

步骤一、将纺丝级聚醚醚酮树脂专用料(99wt%PEEK纯树脂和1wt%高温润滑剂)干燥处理,干燥温度为160℃,时间为5h,干燥后加入螺杆压力为10MPa的挤出机1内,得到熔体,熔体经熔体管路2输送至计量泵箱体3内,计量泵箱体3内的计量泵31(齿轮计量泵,其工作温度可达到500℃,公称输出量为0.6cc/r,)在10MPa下以14r/min输出转速将熔体输出到纺丝组件4,从挤出机1加料口至计量泵31前加热温度分别为280℃、340℃、380℃、390℃、393℃,纺丝组件的压力为13-15MPa,温度为403℃,熔体在纺丝组件4中,先经过滤系统过滤后(60-500目的多层不锈钢网和20-200目石英砂颗粒),然后经中空喷丝板5喷丝,得到聚醚醚酮中空纤维熔体料条;

其中,中空喷丝板5温度为412℃,规格为8孔,D1为0.8mm,D2为0.5mm,d1为0.15mm;

步骤二、将步骤一得到的聚醚醚酮中空纤维熔体料条经第一集束装置6集束后,经导丝辊7导向,进入中空喷丝板5下方15cm处的液冷系统冷却定型,然后牵入第一卷绕装置9,牵引速度为10-500m/min,卷绕速度为15m/min,得到未拉伸的聚醚醚酮中空纤维初生丝;

步骤三、对聚醚醚酮中空纤维初生丝进行热牵引:将聚醚醚酮中空纤维初生丝先从原丝辊11经第二集束装置12集束,然后经导丝热辊13牵引进入第一加热狭缝预热14,导丝热辊13的温度为120℃,第一加热狭缝14的温度为170℃,然后经第一牵伸热辊15牵引进入第二加热狭缝16,第一牵伸热辊15的温度为175℃,第二加热狭缝16的温度为210℃,然后依次经第二牵伸热辊17牵引、定型热辊18牵引至第二卷绕装置19,得到聚醚醚酮中空纤维,第二牵伸热辊17的温度为180℃,定型热辊18温度为180℃,定型比为(0.90-1.10):1,整个热牵伸倍率为1.5,松弛定型比为1.05:1,得到聚醚醚酮中空纤维。

经检测,制得聚醚醚酮中空纤维的直径为0.257mm,中空率为63.43%,线密度为330.7dtex,纤维强度为2.75cN/dtex。其扫描电子显微镜的图片如图10-b所示,从图中可以看出,本发明的制备方法制备的中空纤维具有很好的中空度的均一性和外径的一致性。

实施例2

计量泵31的输出转速为18r/min,中空喷丝板5的规格为12孔,D1为0.8mm,D2为0.5mm,d1为0.15mm,纺丝组件4的压力为16-19MPa,使用液冷系统,第一卷绕装置9的卷绕速度为10m/min,导丝热辊13的温度为130℃,第一加热狭缝14的温度为180℃,第一牵伸热辊15的温度为180℃,第二加热狭缝16的温度为230℃,第二牵伸热辊17的温度为180℃,定型热辊18的温度为180℃,拉伸倍率为3.2,松弛定型比为0.95:1,其他条件均与实施例1相同。

经检测,制得聚醚醚酮中空纤维的直径为0.188mm,中空率为52.34%,线密度为203.64dtex,纤维强度为4.12cN/dtex,其扫描电子显微镜的图片如图10-c所示。

实施例3

计量泵31的输出转速为14r/min,中空喷丝板5的规格为12孔,D1为0.8mm,D2为0.5mm,d1为0.15mm,纺丝组件4的压力为11-13MPa,使用风冷系统,吹风温度为25℃,第一卷绕装置9的卷绕速度为85m/min,导丝热辊13的温度为130℃,第一加热狭缝14的温度为175℃,第一牵伸热辊15的温度为185℃,第二加热狭缝16的温度为225℃,第二牵伸热辊17的温度为170℃,定型热辊18的温度为170℃,拉伸倍率为2.3,松弛定型比为1.07:1,其他条件均与实施例1相同。

经检测,制得聚醚醚酮中空纤维的直径为0.139mm,中空率为41.83%,线密度为198.97dtex,纤维强度为4.45cN/dtex。

实施例4

计量泵31的输出转速为14r/min,中空喷丝板5的规格为单孔,D1为3.5mm,D2为2.5mm,d1为0.5mm,纺丝组件4的压力为6-9MPa,使用液冷系统,第一卷绕装置9的卷绕速度为35m/min,导丝热辊13的温度为130℃,第一加热狭缝14的温度为180℃,第一牵伸热辊15的温度为180℃,第二加热狭缝16的温度为220℃,第二牵伸热辊17的温度为170℃,定型热辊18的温度为170℃,拉伸倍率为1.8,松弛定型比为1.10:1,其他条件均与实施例1相同。

经检测,制得的聚醚醚酮中空纤维的直径为0.731mm,中空率为74.98%,线密度为1277.3dtex,纤维强度为2.32cN/dtex,其扫描电子显微镜的图片如图10-a所示。

实施例5

计量泵31的输出转速为14r/min,中空喷丝板5的规格为单孔,D1为3.5mm,D2为2.5mm,d1为0.5mm,纺丝组件4的压力为4-7MPa,使用风冷系统,吹风温度为25℃,第一卷绕装置9的卷绕速度为65m/min,导丝热辊13的温度为130℃,第一加热狭缝14的温度为170℃,第一牵伸热辊15的温度为175℃,第二加热狭缝16的温度为200℃,第二牵伸热辊17的温度为160℃,定型热辊18的温度为160℃,拉伸倍率为3.1,松弛定型比为0.09:1,其他条件均与实施例1相同。

经检测,制得的聚醚醚酮中空纤维的直径为0.528mm,中空率为67.26%,线密度为869.3dtex,纤维强度为3.09cN/dtex。

实施例6

计量泵31的输出转速为14r/min,中空喷丝板5的规格为单孔,D1为3.5mm,D2为2.5mm,d1为0.5mm,纺丝组件4的压力为5-9MPa,使用风冷系统,吹风温度为25℃,第一卷绕装置9的卷绕速度为25m/min,导丝热辊13的温度为120℃,第一加热狭缝14的温度为170℃,第一牵伸热辊15的温度为185℃,第二加热狭缝16的温度为230℃,第二牵伸热辊17的温度为160℃,定型热辊18的温度为160℃,拉伸倍率为3.8,松弛定型比为1.05:1,其他条件均与实施例1相同。

经检测,制得的聚醚醚酮中空纤维的直径为0.419mm,中空率为61.28%,线密度为734.8dtex,纤维强度为3.89cN/dtex。

实施例7

计量泵31的输出转速为14r/min,中空喷丝板5的规格为6孔,D1为1.2mm,D2为0.5mm,d1为0.2mm,纺丝组件4的压力为9-13MPa,使用风冷系统,吹风温度为25℃,第一卷绕装置9的卷绕速度为15m/min,导丝热辊13的温度为120℃,第一加热狭缝14的温度为200℃,第一牵伸热辊15的温度为250℃,第二加热狭缝16的温度为250℃,第二牵伸热辊17的温度为180℃,定型热辊18的温度为180℃,拉伸倍率为2.8,松弛定型比为1.08:1,其他条件均与实施例1相同。

经检测,制得的聚醚醚酮中空纤维的直径为0.304mm,中空率为30.27%,线密度为473.2dtex,纤维强度为3.36cN/dtex,其扫描电子显微镜的图片如图10-d所示。

实施例8

计量泵31的输出转速为14r/min,中空喷丝板5的规格为6孔,D1为1.2mm,D2为0.5mm,d1为0.2mm,纺丝组件4的压力为9-13MPa,使用风冷系统,吹风温度为25℃,第一卷绕装置9的卷绕速度为10m/min,导丝热辊13的温度为120℃,第一加热狭缝14的温度为200℃,第一牵伸热辊15的温度为250℃,第二加热狭缝16的温度为250℃,第二牵伸热辊17的温度为180℃,定型热辊18的温度为180℃,拉伸倍率为5.5,松弛定型比为0.98:1,其他条件均与实施例1相同。

经检测,制得的聚醚醚酮中空纤维的直径为0.176mm,中空率为26.60%,线密度为343.2dtex,纤维强度为4.49cN/dtex。

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