一种具有自熄性和无熔滴的pps纤维的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及PPS纤维的制备技术，具体为一种具有自熄性和无熔滴的PPS纤维的制备方法。该方法是利用氧化剂将聚苯硫醚纤维表面硫原子(S)部分氧化为砜(SO2)，生成的选择性氧化的PPS纤维具有无熔滴和抗蠕变的特征。
【背景技术】
[0002]聚苯硫醚(简称PPS)是以苯环在对为上链接硫原子而形成的刚性主链，结构上由于有大量η键的存在，所以其性能较稳定。PPS纤维的最大特点就是在较高温和极其恶劣的工作环境下长期使用，主要用于热过滤材料。随着高技术研究和应用的发展，人们对耐高温材料提出了更高的要求。PPS纤维的使用温度为180°C左右，工厂排放的尾气温度往往达到190-220°c，在这种高温环境下纤维蠕变导致织物收缩，且造成PPS纤维力学性能降低和寿命减少。PPS属于中高段过滤材料，且不耐氧化，开发PPS为基体的耐高温和抗氧化的纤维，使其耐高温等级达到高温段，可在280-300°C长期使用。由于PPS玻璃化温度和熔点都不是很高，导致该种纤维容易蠕变和易熔滴，如果将改性PPS的玻璃化温度提高到300°C以上，将完全实现无熔滴和无蠕变的PPS耐高温纤维的制备。这种改性纤维可广泛用作防护用品，如消防服、炉前工作服、电焊工作服、特种军服、防火毡、防火帘和防火手套等。
[0003]在保持PPS其优异性能的同时，应对其进行结构和组成进行改性。共混是弥补PPS缺陷最有效和最简单的方法之一。通过改性的方式，克服PPS纤维的上述缺点，提高PPS纤维的综合性能。通常采用聚酰胺、聚烯烃、聚四氟乙烯等共聚物进行共混纺丝，及在PPS树脂中添加碳酸钙、纳米蒙脱土、碳纳米管、二氧化硅或有机无机复合抗氧剂等填充料对PPS纤维进行改性。与PPS纤维相比，PPS/Si02纤维力学性能提高，耐热温度能提高50°C。另一方面，由于Si02/PPS纤维在受热后结晶度增加，使得PPS聚集态结构更稳定，因此其热收缩率大幅度减小。PPS纤维表面改性也是提升其性能的重要手段，将PTFE分散液应用到PPS滤料的后整理中，使PTFE在纤维上形成被覆，对滤料起到保护作用，阻隔氧化性和腐蚀性物质对滤料的损害，提尚滤料的性能，使滤料拥有更好的过滤效率，更易清灰，并且延长使用寿命。利用溶胶-凝胶法在常规PPS纤维的表面涂覆了以Si02、SiC、BN和T12等陶瓷材料为主体的保护层，可有效延长纤维在高温富氧条件下的使用时间，可进一步提高纤维的阻燃、耐酸、耐氧化以及耐高温等性能。此外，利用等离子处理技术也能对PPS纤维进行表面改性。但是目前的改性方法工艺较复杂、难控制，成本也相对较高，不利于产业化生产。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种具有自熄性和无熔滴的PPS纤维的制备方法，该制备方法以纯聚苯硫醚纤维为原料，将其浸渍于氧化剂溶液中，通过选择氧化剂种类，控制浸渍温度和浸渍时间，调控纤维表面硫原子的氧化程度，反应完毕通过溶剂分离，并将PPS纤维洗涤和干燥。该制备方法简单易行，省去了复杂的纤维改性的方法，所制备的PPS纤维的抗氧化、耐高温、抗蠕变和抗熔滴等性能大大提高。
[0005]本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种具有自熄性和无熔滴的PPS纤维的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤:
[0006](I)配置氧化剂溶液:将氧化剂溶解或分散于溶剂中，形成质量浓度为0.5-40被％的氧化剂溶液；
[0007](2)浸渍洗涤干燥:将PPS纤维浸渍于氧化剂溶液中，PPS纤维的质量占PPS纤维和氧化剂溶液总质量的10-40wt%，浸渍温度为60-140°C，浸渍时间为10min_12h ;通过溶剂分离，洗涤和干燥的步骤，真空干燥温度为60-180°C，干燥时间为l_48h，得到具有自熄性和无熔滴的PPS纤维；
[0008]上述步骤(I)、(2)是在常压至30个标准大气压下反应；
[0009]所述氧化剂为KMn04、K2Cr207、Mn02、FeCl3、HC10、H202、Na202、N02、HN03、03、过醋酸、过甲酸、过氧化二枯基、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化叔丁醇或过苯甲酸特丁酯的至少一种；
[0010]所述溶剂为水、苯、甲苯、酮类化合物、有机醇、酰胺化合物、二甲基亚砜、四氢呋喃、乙醚、二甲醚、环己烷、正己烷、有机酸或卤代烃的至少一种。
[0011]与现有技术相比，本发明有益效果在于:
[0012]1.利用PPS纤维为原料，通过简单的溶液浸渍和表面氧化技术，将聚苯硫醚纤维表面部分硫原子⑶选择性的部分氧化为砜(SO2)，制备了皮层为聚醚砜和芯层为PPS的复合纤维，PPS纤维外表面引入极性共轭基团SO2，使其外表面成为非结晶性聚合物，这种表面选择性氧化的PPS纤维弥补了 PPS玻璃化温度和熔点温度不高，韧性差和脆性大的缺点。
[0013]2、本方法制备的PPS纤维的玻璃化温度高，高温下纤维无熔滴和无蠕变现象发生，弥补了 PPS玻璃化温度和熔点温度不高、韧性差、脆性大、以及易产生静电，单丝间抱合力差，丝条松散，摩擦系数大，无法进行后加工的缺点。本方法制备的纤维具有较优的抗蠕变和抗熔滴的特征，以及优良的力学性能，通过改善PPS纤维表面的性能，提高其润湿性及粘结性，改善其导电性，从而减少纤维在加工过程中的毛丝、断头等，提高纤维的拉伸性能及后处理性能，使之能顺利通过各道加工工序。该纤维可用于防护用品，如消防服、炉前工作服、电焊工作服、特种军服、防火帘、防火毡和防火手套等。可用于高端过滤材料，如高温烟道除尘滤袋和化工滤布等。
【具体实施方式】
[0014]本发明提供了一种具有自熄性和无熔滴的PPS纤维的制备方法，所述制备方法包括以下步骤:
[0015](I)配置氧化剂溶液:将氧化剂溶解或分散于溶剂中，形成质量浓度为
0.5-40wt%的氧化剂溶液；优选氧化剂溶液质量浓度为5%?15%。
[0016](2)浸渍洗涤干燥:将PPS纤维浸渍于氧化剂溶液中，PPS纤维的质量占PPS纤维和氧化剂溶液总质量的10-40wt%，优选质量分数为15?25% ;浸渍温度为60-140°C，优选浸渍温度为65?90°C ;浸渍时间为10min-12h，优选浸渍时间为0.5?2h ;通过溶剂分离，洗涤和干燥的步骤，真空干燥温度为60-180°C，优选干燥温度为80?120°C ;干燥时间为l_48h，优选干燥时间为6?12h，得到具有自熄性和无熔滴的PPS纤维。
[0017]上述步骤(I)、(2)是在常压至30个标准大气压下反应。
[0018]所述氧化剂为KMn04、K2Cr2O7^ Mn02、FeCl3、HC10、H202、Na202、N02、HN03、03、过醋酸、过甲酸、过氧化二枯基、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化叔丁醇或过苯甲酸特丁酯的至少一种。
[0019]所述溶剂为水、苯和甲苯等芳香溶剂、丙酮和丁酮等酮类化合物、甲醇和乙醇等有机醇、N，N- 二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮等酰胺化合物、二甲基亚砜、四氢呋喃、乙醚和二甲醚等烷基醚、环烷或芳基醚、环己烷和正己烷等烷烃、乙酸和甲酸等有机酸或四氯乙烷和氯仿等卤代烃等，这些溶剂可以相互复配。
[0020]下面给出本发明的具体实施例。
[0021]实施例1
[0022]将3L 10% H2O2和500g PPS纤维(拉伸强度3.9CN/dt，断裂伸长率20% )、机械搅拌下加热到60°C，然后保持10分钟，利用200?400目钢丝网过滤溶液，PPS纤维用去离子水分别洗3遍后，在140°C真空烘干12小时，即得到具有自熄性和无熔滴的PPS纤维。
[0023]所制制备的PPS纤维，表面22%的硫原子氧化为砜，