专利名称：一种改善熔体流动性的聚苯硫醚纤维纺丝方法
技术领域：
本发明涉及一种改善熔体流动性的聚苯硫醚纤维纺丝方法。
背景技术：
由于聚苯硫醚特殊的结构，所加工得到的聚苯硫醚纤维具有优异的阻燃性、耐热性和耐化学腐蚀性，尤其适合在酸、碱、高温等恶劣条件下使用，在高温烟尘过滤和电池隔膜等领域有着广泛的应用。
聚苯硫醚树脂为热塑性塑料，熔融温度在285℃左右。日本专利JP2001-262439和中国专利CN1493449A、CN1876906A、CN1603466A均公开了聚苯硫醚纤维熔融纺丝加工方法和工艺，纺丝时熔体温度较高，一般在295～330℃。高温下聚苯硫醚树脂中的微量残留含卤素单体或齐聚体容易发生交联等副反应，导致纺丝挤出压力急剧上升，纺丝得到的聚苯硫醚纤维性能恶化，色泽不良。
和其他聚芳醚材料树脂相比，虽然线型聚苯硫醚树脂的熔融流动性较好，但由于其结构特殊和纺丝熔体对流动性的要求很高。熔体流动性不良则容易造成纤维细度不匀和纺丝断头，纺丝得到的纤维力学性能显著降低。因此，为解决聚苯硫醚树脂的高温流动性，中国专利CN1884640A公开了一种改善聚苯硫醚纺丝熔体流动性的方法，通过添加一定量的超支化低分子量聚苯硫醚，达到改善聚苯硫醚可纺性的效果。为降低聚苯硫醚树脂的玻璃化温度，美国专利US005888434A中使用联苯、三联苯及其衍生物等有毒性的溶剂作为增塑剂来降低聚苯硫醚树脂的熔融温度。
发明内容
本发明的目的是提供一种改善熔体流动性的聚苯硫醚纤维纺丝方法，以降低纺丝熔体粘度，提高纺丝熔体的流动性，改善可纺性，同时不同程度降低纺丝温度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是在聚苯硫醚纺丝之前加入脂肪酰胺类润滑剂，加入脂肪酰胺类润滑剂的重量为干燥的聚苯硫醚纺丝切片重量的0.1％-10％，纺丝用聚苯硫醚树脂与所添加的脂肪酰胺的混合采用干燥状态下的高混器混合或采用螺杆挤出机挤出造粒混合。
聚苯硫醚树脂与所添加的脂肪酰胺混合后进入熔融纺丝阶段，所采用的纺丝工艺为聚苯硫醚和脂肪酰胺混合后→喂料→螺杆挤出熔融→熔体计量泵喷丝板组件→丝条冷却→卷绕→拉伸→热定型→长丝或切断成短纤。
所述的脂肪酰胺类润滑剂为单脂肪酰胺或双脂肪酰胺或单、双脂肪酰胺的任意混合物。
所述的单脂肪酰胺为硬脂酰胺或芥酸酰胺。
所述的双脂肪酸酰胺为乙撑双脂肪酰胺或其衍生物N(2-羟乙基)乙撑双脂肪酰胺。
所述的双脂肪酰胺中的脂肪酸为硬脂酸、软脂酸、月桂酸、油酸或其羟基化衍生物。
所选择的脂肪酰胺类润滑剂能够有效降低聚苯硫醚纺丝熔体的粘度，改善熔体的流动性，提高聚苯硫醚纤维的可纺性。同时所选择的脂肪酰胺类润滑剂可以不同程度降低聚苯硫醚的纺丝温度，降低能耗，降低聚苯硫醚在纺丝过程中的副反应的发生。此外，所选择的脂肪酰胺类润滑剂和聚苯硫醚之间具有十分良好的相容性，避免纺丝过程中和使用过程中润滑剂的析出，同时避免润滑剂的加入对纤维力学性能的负面影响。
本发明具有的有益效果是用该方法进行聚苯硫醚树脂的熔融纺丝，得到纺丝断头少、细度均匀、强度高、韧性好、表面摩擦系数较低的聚苯硫醚纤维，同时可以不同程度降低纺丝温度，降低能耗，避免聚苯硫醚的高温交联反应的发生。
具体实施例方式
本发明通过以下步骤进行实施(1)将纺丝用聚苯硫醚树脂和重量为干燥的聚苯硫醚树脂的0.1％-10％的脂肪酰胺类润滑剂进行混合；(2)采用常规聚苯硫醚纤维熔融纺丝工艺进行聚苯硫醚纤维的熔融纺丝。所采用的纺丝工艺为聚苯硫醚纺丝切片干燥→聚苯硫醚和脂肪酰胺混合→喂料→螺杆挤出熔融→熔体计量泵喷丝板组件→丝条冷却→卷绕→拉伸→热定型→长丝(或切断成短纤)下面给出一些具体的实施例子，以对本发明内容和实施方式作具体的进一步描述，但本发明不仅限于这些具体例子。
另外，在实施例中，所测试指标采用的仪器如下使用乌斯特条干仪测试丝条的细度不均匀度u％值，测试时丝条输入速度150米/分钟，测试时间2分钟。采用长径比为10∶1的毛细管流变仪测试聚苯硫醚和脂肪酰胺混合物的熔体粘度，剪切速率为1000s-1，温度为300℃。采用INSTRON Model3344万能强力机测试纤维力学指标(强度、伸长率)。
纺丝采用线型纺丝级聚苯硫醚树脂，聚苯硫醚树脂的重均分子量为5000，熔融指数为180g/10min。聚苯硫醚纺丝切片采用真空干燥器干燥，干燥温度为150℃，干燥时间24小时。所添加的脂肪酰胺采用烘箱干燥，烘箱温度70℃，干燥时间8小时。干燥后的聚苯硫醚切片和脂肪酰胺采用双螺杆挤出机混合挤出造粒。
纺丝所采用的喷丝板孔数为36孔，喷丝孔孔径0.3mm，喷丝孔长径比2.3。初生丝卷绕速度500m/min，冷却方式采用风冷。采用双区牵伸方式，一区牵伸温度100℃，牵伸比2.0；二区牵伸温度130℃，牵伸比2.5。热定型温度220℃。纺丝温度290℃-320℃。
对比例不添加任何润滑剂，纺丝温度为320℃时，熔体粘度为230Pa.s，丝条细度不匀u％较大，达到1.3％。纺丝过程中48小时内，出现单丝断头3次。经过拉伸和热定型之后得到的纤维细度为5.5dtex，强度3.0cN/dtex，断裂伸长率为11％。
实施例1添加乙撑双脂肪酰胺0.1％，纺丝温度310℃时，测定的熔体粘度为220Pa.s，单丝细度不匀为1.1％。纺丝过程中48小时内，出现单丝断头1次。经过拉伸和热定型之后得到的纤维细度为5.2dtex，强度为3.1cN/dtex，断裂伸长为11.8％。通过该实施例可以看出，即使添加少量的双脂肪酰胺，即可以在较对比例低的温度下进行纺丝，而且熔体粘度开始有所下降。纺丝过程中断头次数有所减小。而所得到的聚苯硫醚纤维的力学指标也稍有提高。
实施例2添加芥酸酰胺1％，纺丝温度300℃时，测定的熔体粘度为190Pa.s，单丝细度不匀为0.4％。纺丝过程中48小时内，无单丝断头现象。经过拉伸和热定型之后得到的纤维细度为3.9dtex，强度为4.1cN/dtex，断裂伸长为15％。
通过该实施例可以看出，添加1％的芥酸酰胺，即可以在较对比例更低的温度下进行纺丝，而且熔体粘度明显下降，单丝细度不匀明显下降。纺丝过程中断头次数明显减小。而所得到的聚苯硫醚纤维的力学指标也明显提高。
实施例3添加N(2-羟乙基)乙撑双脂肪酰胺5％，纺丝温度290℃时，测定的熔体粘度为100Pa.s，单丝细度不匀为0.2％。纺丝过程中48小时内，无单丝断头现象。经过拉伸和热定型之后得到的纤维细度为3.9dtex，强度为4.2cN/dtex，断裂伸长为14％。
与实施例2对比可以看出，添加1％的双脂肪酰胺，可以在较低的纺丝温度290℃进行顺利纺丝，所得单丝细度不匀较小，而且纺丝顺利，所得纤维力学指标优良。降低纺丝温度不仅可以节约能源，还可以降低高温下聚苯硫醚树脂的副反应发生，而且还为有效冷却保证条件，提高纤维产量。
实施例4添加乙撑双脂肪酰胺10％，纺丝温度300℃时，测定的熔体粘度为90Pa.s，单丝细度不匀为0.8％。纺丝过程中48小时内，出现单丝断头2次。经过拉伸和热定型之后得到的纤维细度为4.5dtex，强度为3.0cN/dtex，断裂伸长为17％。
通过该实施例可以看出，添加10％的双脂肪酰胺，熔体粘度明显下降，但单丝细度不匀有所提高。纺丝过程中再次出现断头现象。所得到的聚苯硫醚纤维的强度开始下降。
实施例5添加N(2-羟乙基)乙撑双脂肪酰胺(干燥聚苯硫醚纺丝切片的1％)和芥酸酰胺(干燥聚苯硫醚纺丝切片的1％)的混合物，纺丝温度300℃时，测定的熔体粘度为140Pa.s，单丝细度不匀为0.2％。纺丝过程中48小时内，无单丝断头出现。经过拉伸和热定型之后得到的纤维细度为3.8dtex，强度为4.3cN/dtex，断裂伸长为17％。
通过该实施例可以看出，通过添加适量的单脂肪酰胺和双脂肪酰胺混合物，也可以在较对比例低的温度下进行纺丝，而且熔体粘度下降明显，纺丝过程中断头次数明显减小。所得到的聚苯硫醚纤维的力学指标明显提高。
权利要求
1.一种改善熔体流动性的聚苯硫醚纤维纺丝方法，其特征在于在聚苯硫醚纺丝之前加入脂肪酰胺类润滑剂，加入脂肪酰胺类润滑剂的重量为干燥的聚苯硫醚纺丝切片重量的0.1％-10％，纺丝用聚苯硫醚树脂与所添加的脂肪酰胺的混合采用干燥状态下的高混器混合或采用螺杆挤出机挤出造粒混合。
2.根据权利要求1所述的一种改善熔体流动性的聚苯硫醚纤维纺丝方法，其特征在于聚苯硫醚树脂与所添加的脂肪酰胺混合后进入熔融纺丝阶段，所采用的纺丝工艺为聚苯硫醚和脂肪酰胺混合后→喂料→螺杆挤出熔融→熔体计量泵喷丝板组件→丝条冷却→卷绕→拉伸→热定型→长丝或切断成短纤。
3.根据权利要求1所述的一种改善熔体流动性的聚苯硫醚纤维纺丝方法，其特征在于所述的脂肪酰胺类润滑剂为单脂肪酰胺或双脂肪酰胺或单、双脂肪酰胺的任意混合物。
4.根据权利要求2所述的一种改善熔体流动性的聚苯硫醚纤维纺丝方法，其特征在于所述的单脂肪酰胺为硬脂酰胺或芥酸酰胺。
5.根据权利要求2所述的一种改善熔体流动性的聚苯硫醚纤维纺丝方法，其特征在于所述的双脂肪酸酰胺为乙撑双脂肪酰胺或其衍生物N(2-羟乙基)乙撑双脂肪酰胺。
6.根据权利要求2或4所述的一种改善熔体流动性的聚苯硫醚纤维纺丝方法，其特征在于所述的双脂肪酰胺中的脂肪酸为硬脂酸、软脂酸、月桂酸、油酸或其羟基化衍生物。
全文摘要
本发明公开了一种改善熔体流动性的聚苯硫醚纤维纺丝方法。在聚苯硫醚纺丝之前加入脂肪酰胺类润滑剂，加入脂肪酰胺类润滑剂的重量为干燥的聚苯硫醚纺丝切片重量的0.1％－10％，之后按照常规聚苯硫醚熔融纺丝工艺进行纺丝。用该方法进行聚苯硫醚树脂的熔融纺丝，得到纺丝断头少、细度均匀、强度高、韧性好、表面摩擦系数较低的聚苯硫醚纤维，同时可以不同程度降低纺丝温度，降低能耗，避免聚苯硫醚的高温交联反应的发生。
文档编号D01D5/10GK101024906SQ20071006732
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月12日 优先权日2007年2月12日
发明者张华鹏, 郭玉海, 陈建勇, 冯新星 申请人:浙江理工大学