专利名称：：聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维及其制备方法，属于复合纤维
技术领域：
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背景技术：
：聚苯硫醚简称PPS(PolyphenyleneSulfide),全称为聚苯撑硫醚，亦称聚次苯基硫醚，是分子链上带苯硫基"H^)""83^的结晶型热塑性材料，具有优异的成型加工性、热稳定性、耐化学腐蚀性、物理机械性、低毒、耐热、阻燃和导电性能，因而作为高性能的基础材料，是国家开发尖端技术、军事器械和各行业急需的新材料。聚苯硫醚最早是由美国Phillip公司研制成功，并于1971年实现工业化生产，1979年合成出适于纺丝的高分子线性PPS树脂，并以商品名"Ryton"型产品投放市场，受到各国的高度重视。聚苯硫醚纤维是一种新型的特种功能纤维，目前主要用于特种功能过滤材料，如工业上燃煤锅炉袋滤室的过滤织物、造纸机用布、电子工业专用纸、电绝缘体、电解隔膜、气液过滤材料、特种垫圈和包装材料的高性能组分，以及防雾材料，耐辐射材料等。目前，由于聚苯硫醚树脂线性度不高，并且纺丝温度过高，流动性不佳，纺出的纤维连续性不好，力学性能不理想，因而，这种市场价格昂贵的材料并不能充分发挥其优异的特性。目前，很多研究都是从聚苯硫醚纺丝设备和纺丝工艺上进行优化，以提高纤维的制成率及力学性能。
发明内容本发明公开一种能提高纤维的制成率及力学性能，能使材料优异性能得到充分发挥的聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维及其制备方法。为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维，其特征在于，由聚苯硫醚、热致性液晶组成，由以下重量份原料组成聚苯硫醚切片或粉料100份；热致性液晶0.5~5份；所述的聚苯硫醚为纺丝级线性聚苯硫醚切片或粉料，其分子量为55000~60000;所述的热致性液晶为热致液晶聚酰胺、液晶聚酯或液晶聚硅氧烷-所述的液晶聚酰胺的化学结构式为其中，n=412，x=812，y=1214;当!1=412时显示热致液晶性和熔体的加工性能，以及高强高模、耐热、耐溶剂等性能；所述的液晶聚酯的化学结构式为-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>此液晶为对羟基苯甲酸、对苯二酚和葵二酸的共聚酯[HBA/HQ/SA]，其中:xl=812，yl=1214，zl=36，f=46。这种共聚酯在175185'C之间完全变成向列型液晶。所述的液晶聚硅氧烷的化学结构式为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中m=l4,nl=l5。一种聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维的制备方法，其步骤为步骤1.将聚苯硫醚切片或粉料和热致性液晶分别经真空转鼓干燥，其含水率小于0.01%;步骤2.将干燥的聚苯硫醚与热致性液晶混合均匀；步骤3.将所得混合物，在螺杆纺丝设备中进行熔融纺丝，纺丝温度310~330°C，喷丝板孔数为20，喷丝孔孔径为0.25mm，喷丝孔长度与直径(L/D)比为1:2.5，纺丝箱体温度为315340。C,纺丝速度为500-1000m/min;步骤4.冷却熔体从喷丝板喷出后，经过缓冷装置，缓冷温度为280340。C，缓冷装置长度为300mm，然后自然冷却凝固成纤；步骤5.巻绕成型丝条在冷却固化后，经给湿上油集束，增加纤维间抱合力，减少摩擦，然后进行巻绕，纺丝巻绕速度为400~800m/min;步骤6.牵伸定型将巻绕丝进行热水浴一级拉伸，干热二级拉伸和一道热定型处理，牵伸总倍数为35倍，水浴拉伸温度为7590'C，牵伸倍数为3.04.2;干拉伸温度为110~180°C，牵伸倍数为1.(M.2;定型温度为180~230°C，从而制得聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维。液晶是介于各向同性液体和完全有序晶体之间的一种热力学稳定相态，它既具有类似于液体的流动性和连续性，又具有类似于晶体的各向异性，如光学、力学、热导、电导、磁化的各向异性，可以看作是位置无序晶体，也可以看作是取向有序流体。按液晶形成的物理条件又可以分为溶致性液晶(LLCP)和热致性液晶(TLCP)两大类，热致性液晶不仅具有优异的抗张强度和较高的杨氏模量，而且具有突出的耐热、耐化学腐蚀、自阻燃和高尺寸稳定性能，尤为重要的是它具有比溶致液晶性聚酰胺和杂环聚合物更优异的可加工性和经济性。本发明选择热致性液晶来改善聚苯硫醚纤维的力学性能和加工性能具有很强的优势。其原因是1.TLCP在熔融后，具有伸展形状的刚性大分子链基本上仍维持原固态时的有序位置，从而使熔融相呈现出类似晶体^"向异性特征的液晶态。在液晶态下，TLCP大分子链的刚直性及其在液晶熔体中的取向有序性，使得TLCP分子在聚苯硫醚基体中起到增强的作用，从而赋予PPS复合纤维优异的力学性能。2.当TLCP熔体处于液晶态时，流动性好，对剪切速度非常敏感，具有明显的剪切变稀特性，且大分子平行排列，分子链间无缠绕。当TLCP宏观无序的由刚性伸直链大分子构成的液晶微区在熔融状态受剪切场作用时，可在PPS中形成拉伸流动场并沿流动方向发生宏观取向、成纤，亦即形成了各向异性的液晶微纤，它使熔体得以润滑，从而降低了PPS与TLCP共混体系的粘度，改善了加工性能。本发明的优点是1.本发明的纤维可以在很大程度上克服现有技术存在的缺点，得到综合性能优良的聚苯硫醚纤维，可以拓展其在多方面的应用。由于热致性液晶可以形成微纤而作为自增强材料，在纤维加工过程中形成一定的取向，使复合纤维的力学性能和加工性能得到较大的提高；2.热致性液晶本身具有优异的抗张强度和较高的杨氏模量，而且和聚苯硫醚一样，也具有突出的耐热、耐化学腐蚀、自阻燃和高尺寸稳定性能，因而，与PPS纤维复合不仅不会影响到PPS纤维自身的优异性能，反而能提高其综合性能。具体实施方式以下结合实施例对本发明作进一步说明。实施例实施例1称取0.5份TLCP和100份PPS切片或者粉料，将两者同时放在真空干燥箱中于12(TC下干燥12个小时，将干燥后的TLCP和PPS混合均匀；然后将混合物放入螺杆挤出机中，在318。C下进行熔融纺丝，纺丝速度为700m/min，熔体从喷丝板喷出后，经过缓冷装置，缓冷温度为320。C，巻绕丝经75'C的水浴拉伸及11(TC的干拉伸及18(TC的热定型，总牵伸倍数为3.5倍，从而得到聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维，制得复合纤维的性能见表l。实施例2称取1份TLCP和100份PPS切片或者粉料，将两者同时放在真空干燥箱中于12(TC下干燥12个小时，将干燥后的TLCP和PPS混合均匀；然后将混合物放入螺杆挤出机中，在318'C下进行熔融纺丝，纺丝速度为700m/min，熔体从喷丝板喷出后，经过缓冷装置，缓冷温度为32(TC，巻绕丝经7(TC的水浴拉伸及11(TC的干拉伸及18(TC的热定型，总牵伸倍数为3.5倍，从而得到聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维，制得复合纤维的性能见表l。实施例3称取2份TLCP和100份PPS切片或者粉料，将两者同时放在真空干燥箱中于12(TC下干燥12个小时，将干燥后的TLCP和PPS混合均匀；然后将混合物放入螺杆挤出机中，在318。C下进行熔融纺丝，纺丝速度为700m/min，熔体从喷丝板喷出后，经过缓冷装置，缓冷温度为320'C，巻绕丝经7(TC的水浴拉伸及ll(TC的干拉伸及18(TC的热定型，总牵伸倍数为3.5倍，从而得到聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维制得复合纤维的性能见表1。实施例4称取5份TLCP和100份PPS切片或者粉料，将两者同时放在真空干燥箱中于120'C下干燥12个小时，将干燥后的TLCP和PPS混合均匀；然后将混合物放入螺杆挤出机中，在318。C下进行熔融纺丝，纺丝速度为700m/min，熔体从喷丝板喷出后，经过缓冷装置，缓冷温度为320。C，巻绕丝经70'C的水浴拉伸及ll(TC的干拉伸及18(TC的热定型，总牵伸倍数为3.5倍，从而得到聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维，制得复合纤维的性能见表1。实施例5称取1份TLCP和100份PPS切片或者粉料，将两者同时放在真空干燥箱中于12(TC下干燥12个小时，将干燥后的TLCP和PPS混合均匀；然后将混合物放入螺杆挤出机中，在318。C下进行熔融纺丝，纺丝速度为700m/min，熔体从喷丝板喷出后，经过缓冷装置，缓冷温度为305'C，巻绕丝经7(TC的水浴拉伸及11(TC的干拉伸及18(TC的热定型，总牵伸倍数为3.5倍，从而得到聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维，制得复合纤维的性能见表l。实施例6称取1份TLCP和100份PPS切片或者粉料，将两者同时放在真空干燥箱中于120'C下干燥12个小时，将干燥后的TLCP和PPS混合均匀；然后将混合物放入螺杆挤出机中，在318。C下进行熔融纺丝，纺丝速度为700m/min，熔体从喷丝板喷出后，经过缓冷装置，缓冷温度为32(TC，巻绕丝经7(TC的水浴拉伸及110'C的干拉伸及18(TC的热定型，总牵伸倍数为3.5倍，从而得到聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维，制得复合纤维的性能见表l。对比例除了不添加任何热致性液晶外，均按实施例一的制备步骤，制备聚苯硫醚纤维。性能见表l。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>权利要求1.一种聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维，其特征在于，由聚苯硫醚、热致性液晶组成，由以下重量份原料组成聚苯硫醚切片或粉料100份；热致性液晶0.5～5份。2.根据权利要求1所述的聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维，其特征在于，所述的聚苯硫醚为纺丝级线性聚苯硫醚切片或粉料，其分子量为55000~60000。3.根据权利要求1所述的聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维，其特征在于，所述的热致性液晶为热致液晶聚酰胺、液晶聚酯或液晶聚硅氧烷。根据权利要求3所述的聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维，其特征在于，所述的液晶聚酰胺的化学结构式为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>4.根据权利要求3所述的聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维，其特征在于，所述的液晶聚酯的化学结构式为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>5根据权利要求3所述的聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维，其特征在于，所述的液晶聚酯的化学结构式为此液晶为对羟基苯甲酸、对苯二酚和葵二酸的共聚酯[HBA/HQ/SA]，其中xl=812，yl=1214,zl=36，f=46。6.根据权利要求3所述的聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维，其特征在于，所述的液晶聚硅氧烷的化学结构式为其中m=l4，nl=l5。7.根据权利要求1所述的一种聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维的制备方法，其步骤为步骤1.将聚苯硫醚切片或粉料和热致性液晶分别经真空转鼓干燥，其含水率小于0.01%;步骤2.将干燥的聚苯硫醚与热致性液晶混合均匀；步骤3.将所得混合物，在螺杆纺丝设备中进行熔融纺丝，纺丝温度31033(TC，喷丝板孔数为20，喷丝孔孔径为0.25mm，喷丝孔长度与直径(L/D)比为1:2.5，纺丝箱体温度为31534(TC，纺丝速度为500~1000m/min;步骤4.冷却熔体从喷丝板喷出后，经过缓冷装置，缓冷温度为28034(TC，缓冷装置长度为300mm，然后自然冷却凝固成纤；步骤5.巻绕成型丝条在冷却固化后，经给湿上油集束，然后进行巻绕，纺丝巻绕速度为400-800m/min;步骤6.牵伸定型将巻绕丝进行热水浴一级拉伸，干热二级拉伸和一道热定型处理，牵伸总倍数为35倍，水浴拉伸温度为759(TC，牵伸倍数为3.04.2;干拉伸温度为11(M80。C，牵伸倍数为1.0~1.2;定型温度为180~230°C，从而制得聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维。全文摘要本发明公开了一种聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维及其制备方法。其中，聚苯硫醚切片或粉料100份，热致性液晶0.5～5份。一种聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维的制备方法，其步骤为将聚苯硫醚切片或粉料和热致性液晶分别经真空转鼓干燥，并混合均匀；将所得混合物，在螺杆纺丝设备中进行熔融纺丝，熔体从喷丝板喷出后，经过缓冷装置，然后自然冷却凝固成纤；经过冷却的纤维上油集束后进行卷绕，将卷绕丝进行热水浴一级拉伸，干热二级拉伸和一道热定型处理，从而制得聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维。本发明的优点是能提高聚苯硫醚纤维力学性能和加工性能，设备简单，易于操作。文档编号D01F6/94GK101440536SQ200810202208公开日2009年5月27日申请日期2008年11月4日优先权日2008年11月4日发明者倪建华,谦廖,王依民,王燕萍申请人:东华大学