一种熔融法纺丝机、氯化聚氯乙烯纤维及其制备方法与流程

本发明涉及纺织化工机械的
技术领域：
，可用于氯化聚氯乙烯纤维的生产，尤其是一种熔融法纺丝机、氯化聚氯乙烯纤维及其制备方法。
背景技术：
：氯化聚氯乙烯由聚氯乙烯进一步氯化而得，由于氯含量的提高以及分子极性的增加，使得氯化聚氯乙烯的分子间作用力增大、化学稳定性增强，提高材料的机械性能和耐腐蚀性，氯化聚氯乙烯玻璃化转变温度提高，最高使用温度达到110℃，克服了聚氯乙烯纤维耐热性差的缺点，使得氯化聚氯乙烯应用范围拓宽。目前，传统的氯化聚氯乙烯纤维生产工艺主要有湿法纺丝和干法纺丝，干法纺丝是在丙酮和适量稳定剂的溶胀釜中，加入氯化聚氯乙烯树脂，搅拌溶胀配成含固量约为32％的料浆，经加热溶解、过滤，通过喷丝板进入纺丝套筒，借助热空气将丙酮挥发而成形，再经拉伸、热定型、上油、卷曲干燥，即得氯化聚氯乙烯纤维，湿法纺丝是将氯化聚氯乙烯树脂加入已有丙酮的釜中溶解成溶液，经压滤、脱泡后通过喷丝头，再经凝固浴成形和冷热拉伸，然后经上油、卷曲和干燥即得氯化聚氯乙烯纤维。该制备方法工艺流程长、成本高，还使用大量有机溶剂，会造成环境污染问题。技术实现要素：本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供了一种熔融法纺丝机、氯化聚氯乙烯纤维、氯化聚氯乙烯纤维制备方法、氯化聚氯乙烯长丝制备方法、氯化聚氯乙烯短纤维制备方法，本发明解决了湿法纺丝和干法纺丝工艺流程长且污染环境的问题，该纺丝机和制备方法制备的纤维表面光滑，具有规整的圆形截面形态，初生纤维拉伸后具有良好的断裂强度和尺寸稳定性，白度为24～29，结晶度为14％～17％，纺丝速度150m/min。为此，本发明所采取的技术解决方案是：一种熔融法纺丝机，包括螺杆挤出机、喷丝头装置、上油器、导丝辊、牵伸辊、收丝装置、支撑架，支撑架的挤丝架顶端设有螺杆挤出机，螺杆挤出机上设有喷丝头装置，挤丝架中部设有上油器，挤丝架底部设有一个导丝辊，导丝辊的数量为两个，挤丝架侧壁设有导丝牵伸架，导丝牵伸架底部设有另一个导丝辊，导丝牵伸架上部设有两个水平分布的牵伸辊，牵伸辊下方设有收丝装置，导丝牵伸架底部设有收丝架，收丝装置固定在收丝架上。作为进一步优选，所述上油器由分丝导向轮和涂油装置构成，所述分丝导向轮活动固定在所述挤丝架中部，所述涂油装置位于所述分丝导向轮下方。作为进一步优选，所述收丝装置由布丝装置、压丝主动辊、收丝从动辊构成，所述布丝装置位于所述压丝主动辊和所述收丝从动辊侧边，所述压丝主动辊纵向压紧在所述收丝从动辊上，所述压丝主动辊上设有厚度检测停止装置，所述收丝从动辊设有可拆卸更换纸筒。本发明氯化聚氯乙烯纤维制备方法所采取的技术解决方案是：一种氯化聚氯乙烯纤维的熟化料，熟化料组成包括氯化聚氯乙烯树脂粉末、增塑剂、润滑剂、稳定剂、抗氧化剂，其质量比的比例为100:30～60:1～5:1～5:1～5；所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中一种或两种；所述润滑剂为单硬脂酸甘油酯、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺中一种或多种；所述稳定剂为硬脂酸钡、三盐基硫酸铅中一种或两种；所述抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中一种或多种。一种氯化聚氯乙烯纤维制备方法，具体步骤如下：(1)将氯化聚氯乙烯树脂粉末、增塑剂、润滑剂、稳定剂、抗氧化剂按质量比的比例为100:30～60:1～5:1～5:1～5称量，放入搅拌器中，搅拌混合均匀，静置熟化12小时～36小时，获得熟化料；(2)将步骤(1)中所述熟化料，在90℃～120℃下搅拌加热干燥30分钟～60分钟，用粉碎机粉碎成微型颗粒，粒径在3mm以下，获得熟料微型颗粒；(3)将步骤(2)中所述熟料微型颗粒放入螺杆挤出机中，控制螺杆挤出机各区温度在180℃～190℃，形成熔融胶体，螺杆转速25r/min，熔融胶体从喷丝头装置中挤出，形成丝条，丝条通过分丝导向轮进行涂油，涂油后的丝条依次缠绕在导丝辊和牵伸辊上，然后将丝条穿过布丝装置，压丝主动辊驱动收丝从动辊，丝条在收丝从动辊上的纸筒上成筒，获得氯化聚氯乙烯初生纤维。一种氯化聚氯乙烯长丝制备方法，具体步骤如下：(a)将步骤(3)中所述氯化聚氯乙烯初生纤维，经2～4倍拉伸并热定型后，获得氯化聚氯乙烯长丝。一种氯化聚氯乙烯短纤维制备方法，具体步骤如下：(a)将步骤(3)中所述氯化聚氯乙烯初生纤维，经2～4倍拉伸、热定型并切断后，获得氯化聚氯乙烯短纤维。上述技术方案的有益效果在于：1、本发明装置是将氯化聚氯乙烯树脂原料混合、干燥、熔融从螺杆挤出机挤出，获得一种强度高、热稳定性和化学稳定性优良的合成纤维，氯化聚氯乙烯纤维耐化学腐蚀、耐热性可到100℃，在高温下尺寸稳定不变形，工艺流程变为熔融挤丝、上油、导丝、牵伸和收丝，工艺流程变短，环境污染减少，设备简单且容易维护，可生产不同规格的氯化聚氯乙烯纤维，可以广泛应用于生产企业和研发机构制备氯化聚氯乙烯纤维，白度为24～29，结晶度为14％～17％，螺杆转速25r/min，纺丝速度150m/min；2、本发明的纺丝机和制备方法制备的纤维表面光滑，具有规整的圆形截面形态，初生纤维拉伸后具有良好的断裂强度和尺寸稳定性。附图说明图1为本发明的熔融法纺丝机的结构示意图。图2为本发明获得的氯化聚氯乙烯纤维的偏光显微镜下横截面形态照片。图3为本发明获得的氯化聚氯乙烯纤维图片的偏光显微镜下纵向形态照片。图中：1、螺杆挤出机；2、喷丝头装置；3、上油器；4、导丝辊；5、牵伸辊；6、收丝装置；7、支撑架；301、分丝导向轮；302、涂油装置；601、布丝装置；602、压丝主动辊；603、收丝从动辊；701、挤丝架；702、导丝牵伸架；703、收丝架。具体实施方式为使本发明的特点和优点更加清楚，下面结合具体实施例进行描述。如图1所示，一种熔融法纺丝机，包括螺杆挤出机1、喷丝头装置2、上油器3、导丝辊4、牵伸辊5、收丝装置6、支撑架7，支撑架7的挤丝架701顶端设有螺杆挤出机1，螺杆挤出机1上设有喷丝头装置2，挤丝架701中部设有上油器3，挤丝架701底部设有一个导丝辊4，导丝辊4的数量为两个，挤丝架701侧壁设有导丝牵伸架702，导丝牵伸架702底部设有另一个导丝辊4，导丝牵伸架702上部设有两个水平分布的牵伸辊5，牵伸辊5下方设有收丝装置6，导丝牵伸架702底部设有收丝架703，收丝装置6固定在收丝架703上。本实施例中，所述上油器3由分丝导向轮301和涂油装置302构成，所述分丝导向轮301活动固定在所述挤丝架701中部，所述涂油装置302位于所述分丝导向轮301下方，上油器3将喷丝头装置2出来丝条分离，使用涂油装置302进行涂油，以减少粘连和消除静电，涂油装置302可由涂油棉和储油罐构成，分离后的丝条压在涂油棉上，经过涂油棉后丝条实现涂油，或者涂油装置302为涂油槽，为简单的涂油槽，涂油槽内剩有油，丝条掠过时丝条沾上油。本实施例中，所述收丝装置6由布丝装置601、压丝主动辊602、收丝从动辊603构成，所述布丝装置601位于所述压丝主动辊602和所述收丝从动辊603侧边，所述压丝主动辊602纵向压紧在所述收丝从动辊603上，所述压丝主动辊602上设有厚度检测停止装置，所述收丝从动辊603设有可拆卸更换纸筒，丝条经过牵伸辊5拉伸后，丝条穿过布丝装置601，布丝装置601在轴向上来回做往复运动，使丝条在收丝从动辊603的纸筒上均匀整洁分布，压丝主动辊602驱动收丝从动辊603转动，并将丝条压紧在收丝从动辊603的纸筒上，当纸筒的丝条达到一定厚度后，压丝主动辊602会停止，提示更换或者直接更换纸筒，进行下一个纸筒的收丝。一种氯化聚氯乙烯纤维的熟化料，熟化料组成包括氯化聚氯乙烯树脂粉末、增塑剂、润滑剂、稳定剂、抗氧化剂，其质量比的比例为100:30～60:1～5:1～5:1～5；所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中一种或两种；所述润滑剂为单硬脂酸甘油酯、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺中一种或多种；所述稳定剂为硬脂酸钡、三盐基硫酸铅中一种或两种；所述抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中一种或多种。一种氯化聚氯乙烯纤维制备方法，具体步骤如下：(1)将氯化聚氯乙烯树脂粉末、增塑剂、润滑剂、稳定剂、抗氧化剂按质量比的比例为100:30～60:1～5:1～5:1～5称量，放入搅拌器中，搅拌混合均匀，静置熟化12小时～36小时，获得熟化料；(2)将步骤(1)中所述熟化料，在90℃～120℃下搅拌加热干燥30分钟～60分钟，用粉碎机粉碎成微型颗粒，粒径在3mm以下，获得熟料微型颗粒；(3)将步骤(2)中所述熟料微型颗粒放入螺杆挤出机1中，控制螺杆挤出机1各区温度在180℃～190℃，形成熔融胶体，熔融胶体从喷丝头装置2中挤出，形成丝条，丝条通过分丝导向轮301进行涂油，涂油后的丝条依次缠绕在导丝辊4和牵伸辊5上，然后将丝条穿过布丝装置601，压丝主动辊602驱动收丝从动辊603，丝条在收丝从动辊603上的纸筒上成筒，获得氯化聚氯乙烯初生纤维。一种氯化聚氯乙烯长丝制备方法，具体步骤如下：(a)将步骤(3)中所述氯化聚氯乙烯初生纤维，经2～4倍拉伸并热定型后，获得氯化聚氯乙烯长丝。一种氯化聚氯乙烯短纤维制备方法，具体步骤如下：(a)将步骤(3)中所述氯化聚氯乙烯初生纤维，经2～4倍拉伸、热定型并切断后，获得氯化聚氯乙烯短纤维。对氯化聚氯乙烯初生纤维、氯化聚氯乙烯长丝、氯化聚氯乙烯短纤维的制备方法实施例具体描述如下：实施例1：(1)将氯化聚氯乙烯树脂粉末、增塑剂、润滑剂、稳定剂、抗氧化剂按质量比的比例为100:60:1:1:1称量，放入搅拌器中，搅拌混合均匀，静置熟化12小时，获得熟化料；(2)将步骤(1)中所述熟化料，在120℃下搅拌加热干燥60分钟，用粉碎机粉碎成微型颗粒，粒径在3mm以下，获得熟料微型颗粒；(3)将步骤(2)中所述熟料微型颗粒放入螺杆挤出机1中，控制螺杆挤出机1各区温度在180℃，形成熔融胶体，熔融胶体从喷丝头装置2中挤出，形成丝条，丝条通过分丝导向轮301进行涂油，涂油后的丝条依次缠绕在导丝辊4和牵伸辊5上，然后将丝条穿过布丝装置601，压丝主动辊602驱动收丝从动辊603，丝条在收丝从动辊603上的纸筒上成筒，获得氯化聚氯乙烯初生纤维。将步骤(3)中所述氯化聚氯乙烯初生纤维，经4倍拉伸并热定型后，获得氯化聚氯乙烯长丝。将步骤(3)中所述氯化聚氯乙烯初生纤维，经4倍拉伸、热定型并切断后，获得氯化聚氯乙烯短纤维。实施例2：(1)将氯化聚氯乙烯树脂粉末、增塑剂、润滑剂、稳定剂、抗氧化剂按质量比的比例为100:30:5:5:5称量，放入搅拌器中，搅拌混合均匀，静置熟化36小时，获得熟化料；(2)将步骤(1)中所述熟化料，在90℃下搅拌加热干燥30分钟，用粉碎机粉碎成微型颗粒，粒径在3mm以下，获得熟料微型颗粒；(3)将步骤(2)中所述熟料微型颗粒放入螺杆挤出机1中，控制螺杆挤出机1各区温度在190℃，形成熔融胶体，熔融胶体从喷丝头装置2中挤出，形成丝条，丝条通过分丝导向轮301进行涂油，涂油后的丝条依次缠绕在导丝辊4和牵伸辊5上，然后将丝条穿过布丝装置601，压丝主动辊602驱动收丝从动辊603，丝条在收丝从动辊603上的纸筒上成筒，获得氯化聚氯乙烯初生纤维。将步骤(3)中所述氯化聚氯乙烯初生纤维，经2倍拉伸并热定型后，获得氯化聚氯乙烯长丝。将步骤(3)中所述氯化聚氯乙烯初生纤维，经2倍拉伸、热定型并切断后，获得氯化聚氯乙烯短纤维。实施例3：(1)将氯化聚氯乙烯树脂粉末、增塑剂、润滑剂、稳定剂、抗氧化剂按质量比的比例为100:40:3:3:3称量，放入搅拌器中，搅拌混合均匀，静置熟化24小时，获得熟化料；(2)将步骤(1)中所述熟化料，在100℃下搅拌加热干燥40分钟，用粉碎机粉碎成微型颗粒，粒径在3mm以下，获得熟料微型颗粒；(3)将步骤(2)中所述熟料微型颗粒放入螺杆挤出机1中，控制螺杆挤出机1各区温度在185℃，形成熔融胶体，熔融胶体从喷丝头装置2中挤出，形成丝条，丝条通过分丝导向轮301进行涂油，涂油后的丝条依次缠绕在导丝辊4和牵伸辊5上，然后将丝条穿过布丝装置601，压丝主动辊602驱动收丝从动辊603，丝条在收丝从动辊603上的纸筒上成筒，获得氯化聚氯乙烯初生纤维。将步骤(3)中所述氯化聚氯乙烯初生纤维，经3倍拉伸并热定型后，获得氯化聚氯乙烯长丝。将步骤(3)中所述氯化聚氯乙烯初生纤维，经3倍拉伸、热定型并切断后，获得氯化聚氯乙烯短纤维。对实施例1～实施例3所述方案进行试验检测：在偏光显微镜下观察纤维的形貌，用pc/yg061f型电子单纱强力仪，分别对氯化聚氯乙烯纤维样品的断裂强度、断裂伸长率等力学性能进行测试，一束纤维样品约150根左右，加持长度100mm，拉伸速率100mm/min，重复5次，取平均值，并记录数据。截取50cm长纤维样品，在100℃的干燥箱中放置20min，测量热处理后的纤维的长度，缩短的长度与处理前总长度之比即为纤维干热收缩率，重复5次，结果取平均值。得到纤维的断裂强度、断裂伸长和干热收缩率如下表实验结果。序号断裂强度(cn/dtex)断裂伸长(％)干热收缩率(100℃，％)实施例111.0683.6419.60实施例240.1525.6015.30实施例330.6534.4017.60试验结果分析：通过试验和检测发现，增塑剂和纺丝温度对氯化聚氯乙烯纤维可纺性和力学性能有重要影响，增塑剂含量的增加可以降低纺丝温度，提高可纺性，但氯化聚氯乙烯纤维的力学性能下降，尺寸稳定性降低，适当的拉伸倍数可以提高纤维力学强度，提高纤维尺寸稳定性。实施例4：(1)将氯化聚氯乙烯树脂粉末、增塑剂、润滑剂、稳定剂、抗氧化剂按质量比的比例为100:30:1:1:1称量，放入搅拌器中，搅拌混合均匀，静置熟化24小时，获得熟化料；(2)将步骤(1)中所述熟化料，在100℃下搅拌加热干燥40分钟，用粉碎机粉碎成微型颗粒，粒径在3mm以下，获得熟料微型颗粒；(3)将步骤(2)中所述熟料微型颗粒放入螺杆挤出机1中，控制螺杆挤出机1各区温度在185℃，形成熔融体浆料，熔融体浆料从喷丝头装置2中挤出，形成丝条，将丝条缠绕在分丝导向轮301上，并对丝条进行涂油，涂油后的丝条依次缠绕在导丝辊4和牵伸辊5上，然后将丝条缠绕在布丝装置601上，压丝主动辊602驱动收丝从动辊603，丝条在收丝从动辊603上的纸筒上成筒，获得氯化聚氯乙烯初生纤维。将步骤(3)中所述氯化聚氯乙烯初生纤维，经3倍拉伸并热定型后，获得氯化聚氯乙烯长丝。将步骤(3)中所述氯化聚氯乙烯初生纤维，经3倍拉伸、热定型并切断后，获得氯化聚氯乙烯短纤维。实施例5：(1)将氯化聚氯乙烯树脂粉末、增塑剂、润滑剂、稳定剂、抗氧化剂按质量比的比例为100:60:5:5:5称量，放入搅拌器中，搅拌混合均匀，静置熟化24小时，获得熟化料；(2)将步骤(1)中所述熟化料，在100℃下搅拌加热干燥40分钟，用粉碎机粉碎成微型颗粒，粒径在3mm以下，获得熟料微型颗粒；(3)将步骤(2)中所述熟料微型颗粒放入螺杆挤出机1中，控制螺杆挤出机1各区温度在185℃，形成熔融体浆料，熔融体浆料从喷丝头装置2中挤出，形成丝条，将丝条缠绕在分丝导向轮301上，并对丝条进行涂油，涂油后的丝条依次缠绕在导丝辊4和牵伸辊5上，然后将丝条缠绕在布丝装置601上，压丝主动辊602驱动收丝从动辊603，丝条在收丝从动辊603上的纸筒上成筒，获得氯化聚氯乙烯初生纤维。将步骤(3)中所述氯化聚氯乙烯初生纤维，经3倍拉伸并热定型后，获得氯化聚氯乙烯长丝。将步骤(3)中所述氯化聚氯乙烯初生纤维，经3倍拉伸、热定型并切断后，获得氯化聚氯乙烯短纤维。如图2～图3所示，采用y172纤维切片器制作氯化聚氯乙烯横截面、纵向切片，在偏光显微镜下观察横纵面形态。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，不在一一例举，主要涉及氯化聚氯乙烯树脂粉末、增塑剂、润滑剂、稳定剂、抗氧化剂按质量比的配比，熟化参数、挤出温度参数等。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明的保护范围内。当前第1页12