專利名稱：共聚聚苯硫醚復(fù)合纖維的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于特種纖維制造領(lǐng)域，尤其是纖維級共聚聚苯硫醚復(fù)合 纖維的制造方法。
背景技術(shù)：
聚苯硫醚具有優(yōu)異得耐化學(xué)藥品性和高溫下的熱穩(wěn)定性，并具有
阻燃、絕緣、耐輻射和良好的機械性能；為擴大該材料的使用范圍， 各國的研究者們一直在尋找使之纖維化的新方法。
在中國專利CN1603477中公開了一種線性高分子量聚苯硫醚纖 維級樹脂的熔融造絲、拉伸熱定型方法；中國專利CN1876906公開了 聚苯硫醚長纖維的制造方法；美國專利US5405695和US4500706中介 紹了聚苯硫醚樹脂通過熔融造絲得到的聚苯硫醚纖維的方法。這些方 法的缺點是產(chǎn)品纖維的機械強度仍不夠高，雖然US5405695將熔融-造絲擠出機的加熱區(qū)域分為三個區(qū)域，但只可能生產(chǎn)長纖維，且其機 械性能強度也不明晰；以上專利都是采用纖維級聚苯硫醚樹脂來熔融 紡絲，國內(nèi)外文獻都沒有采用聚苯硫醚共聚物來進行紡絲，其共聚物
均是用于注塑成模、擠塑成型或薄膜的復(fù)合物之中。
本發(fā)明的目的是探索共聚聚苯硫醚樹脂纖維化的新方法，探索制 造共聚聚苯硫醚復(fù)合纖維的最佳工藝條件，使共聚聚苯硫醚樹脂制造 成復(fù)合纖維在機械強度更為優(yōu)異的，同時，達(dá)到更高的纖維使用溫度
及氧指數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
共聚聚苯硫醚復(fù)合纖維的制造方法，以共聚聚苯硫醚樹脂復(fù)合材 料為原料，經(jīng)樹脂預(yù)混復(fù)合處理、雙螺桿擠出機熔融、樹脂切片、切 片熔融擠出噴絲、絲條冷卻結(jié)晶、巻繞落筒造出初生絲，然后將初生 絲進行熱定型牽伸處理得到共聚聚苯硫醚復(fù)合纖維。
工藝條件中包括
1) 樹脂預(yù)混復(fù)合處理中，原料采用共聚聚苯硫醚樹脂 80-100%Wt;聚酯樹脂5-0%Wt;聚醚醚酮15-0% Wt;經(jīng)高速攪拌混 料后又?jǐn)D出機擠出，得到復(fù)合樹脂切片；所述聚苯硫醚共聚物樹脂的 重均分子量為4-5萬。
2) 熔融擠出噴絲條件包括由1)獲得的復(fù)合樹脂切片熔融擠
出噴絲，噴絲擠出機具有8個溫區(qū)，第一區(qū)15(TC，第二區(qū)30(TC; 第三區(qū)315。C，第四區(qū)33(TC，第五區(qū)330。C，第六區(qū)315t:，第七區(qū) 30CTC，第八區(qū)300。C;紡箱保溫溫度為325°C。
3) 由2)步驟獲得的絲條冷卻結(jié)晶，結(jié)晶固化溫度控制在256 。C范圍，絲條的牽伸倍率為6-6.8倍；生絲收巻速度為2300-2600m/min，絲條結(jié)晶固化溫度區(qū)域為480—510mm。
采用本發(fā)明的紡絲工藝，可以制造不同規(guī)格的長絲、短絲，單絲 和復(fù)絲，根據(jù)纖維級共聚聚苯硫醚樹脂的可紡性，制得復(fù)合纖維經(jīng)過 熱牽伸處理定型后其機械強度均得以提高，斷裂強度大于5. 6CN/dt ， 最高達(dá)7.3CN/dt，平均極限氧指數(shù)大于47;同時在紡絲過程中不會造成斷絲、彎曲不規(guī)則絲條、產(chǎn)生"液滴"的絲條、甚至毛 絲等報廢絲。
采用本發(fā)明的方法在需要增加纖維產(chǎn)量時，就必須提高所有設(shè)備 的進料量，同時計算出相應(yīng)的工藝條件參數(shù)，為此，本發(fā)明是制造共 聚聚苯硫醚復(fù)合纖維的最佳工藝條件。
在本發(fā)明中加入磷酸酯類化合物，目的是在共聚聚苯硫醚復(fù)合纖 維成形時不損失共聚聚苯硫醚樹脂的其它物理特性，尤其是熱穩(wěn)定性 能，從而使共聚聚苯硫醚樹脂的結(jié)晶速度提高，同時在成形時表面狀 態(tài)優(yōu)良。為了達(dá)到以上目的，在本發(fā)明中所使用的磷酸酯類化合物是 聚苯氧乙烯醚磷酸單酯、聚苯氧乙烯醚磷酸酯鈉鹽、聚苯氧乙烯醚磷 酸酯二乙胺、聚苯氧乙烯醚磷酸酯三乙胺、脂肪醇醚(7)磷酸酯三
乙醇胺鹽、脂肪醇醚(9)磷酸酯三乙醇胺鹽、辛醇磷酸酯MCPH、 辛醇聚氧乙烯磷酸酯OPEK、壬基酚磷酸酯鉀鹽、壬基酚醚磷酸單酯 乙醇胺鹽、壬基酚聚氧乙烯(7)醚磷酸單酯、壬基酚聚氧乙烯(7) 醚磷酸雙酯、壬基酚聚氧乙烯(4-10)醚磷酸單酯、壬基酚聚氧乙烯 (4-10)醚磷酸雙酯、壬基酚聚苯氧乙烯醚磷酸酯二乙醇胺鹽、壬基 酚聚苯氧乙烯醚磷酸酯三乙醇胺鹽、多元醇磷酸酯、高碳醇磷酸酯鈉 鹽和磷酸化蓖麻油鈉鹽、單硬脂酸、甘油硫酸酯鈉鹽、蓖麻油磷酸酯 鹽等磷酸酯鹽的一種或多種化合物；尤其以壬基酚磷酸酯鉀鹽、壬基 酚醚磷酸單酯乙醇胺鹽、壬基酚聚氧乙烯(7)醚磷酸單酯、壬基酚 聚氧乙烯(7)醚磷酸雙酯、壬基酚聚氧乙烯(4-10)醚磷酸單酯、 壬基酚聚氧乙烯(4-10)醚磷酸雙酯、壬基酚聚苯氧乙烯醚磷酸酯二
乙醇胺鹽、壬基酚聚苯氧乙烯醚磷酸酯三乙醇胺鹽；以壬基酚聚氧乙 烯(4-10)醚磷酸單酯、壬基酚聚氧乙烯(4-10)醚磷酸雙酯、壬基 酚聚苯氧乙烯醚磷酸酯二乙醇胺鹽、壬基酚聚苯氧乙烯醚磷酸酯三乙 醇胺鹽為最好。
在本發(fā)明中添加的抗氧化劑目的是在復(fù)合纖維制造過程中減少 共聚聚苯硫醚樹脂的氧化分解，本發(fā)明中所添加的抗氧化劑可以是
GK-1010、 GK-1098、 GK-1024、 GK-697，尤其以GK-697為最好。
具體實施例方式
本發(fā)明的纖維級共聚聚苯硫醚樹脂預(yù)處理是采用在一定溫度下 首先處理除去樹脂中的低聚物、環(huán)狀化合物、反應(yīng)副產(chǎn)物、反應(yīng)助劑、 和其他雜質(zhì)，這些物質(zhì)在樹脂中的百分比不超過0.1%，然后將熱穩(wěn) 定劑壬基酚聚苯氧乙烯醚磷酸酯類和抗氧化劑GK-697以及聚酯樹脂 (PET)、聚苯硫醚砜(PPSS)樹脂、聚醚醚酮(PEEK)樹脂加入聚苯硫醚 共聚物中，通過高速攪拌機攪拌均勻，再經(jīng)過造粒成形，然后再進行 干燥處理，使共聚聚苯硫醚復(fù)合物中的水份含量降到0. 3%以下。 以下是本發(fā)明的工藝流程簡述
在本發(fā)明的纖維級共聚聚苯硫醚復(fù)合纖維的制造工藝流程中，擠 出機各加溫區(qū)的溫度范圍， 一般情況下溫度波動控制在5。C范圍。各 溫區(qū)具有基本等長的物理長度。加溫曲線基本呈正態(tài)分布曲線，同時 在第四區(qū)和第五區(qū)之間抽真空，以進一步除去汽化了的低聚物、環(huán)狀 化合物、和揮發(fā)性其他雜質(zhì)；所有熔體管道都必須保溫，其溫度保持 在共聚聚苯硫醚樹脂熔點之上15-6(TC的范圍內(nèi)；計量泵變頻電機頻
率受喂料的多少和纖維的線密度限制的，其頻率一般在2-60赫茲的 范圍之內(nèi)； 一般噴絲組件壓力保持在l-38.0Mpa之間，紡箱溫度也 必須保持在共聚聚苯硫醚復(fù)合物熔點之上15-6(TC的范圍內(nèi)，噴絲組 件使用前預(yù)處理溫度也要保持在共聚聚苯硫醚樹脂熔點之上15-60°C 的范圍內(nèi)；絲條結(jié)晶固化區(qū)一方面要根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁剡m當(dāng)調(diào)節(jié)，另一方 面還根據(jù)纖維的線密度或牽伸倍率來調(diào)節(jié)，對于巻繞機變頻電機頻率 一方面受到喂料機喂料的多少限制，考慮到生產(chǎn)纖維線密度限制，巻 繞機變頻電機頻率一般控制在5-200赫茲的范圍內(nèi)，同時在一級巻繞 機和二級巻繞機之間存在一定的赫茲差異，即巻繞機巻繞速度差異。


如下
圖l:是共聚聚苯硫醚復(fù)合纖維的纖維性能特征表 實施例1
采用工藝為纖維級共聚聚苯硫醚樹脂預(yù)混處理——抽真空、雙 螺桿擠出機熔融——熔體計量泵——強制過濾、噴絲組件——絲條冷 卻——巻繞落筒；采用如下的工藝條件造出初生絲。
用低聚物、環(huán)狀化合物、反應(yīng)副產(chǎn)物、反應(yīng)助劑雜質(zhì)含量在樹脂 中不超過0. 1%，重均分子量在4萬且其多分散系數(shù)位1. 98的纖維級 共聚聚苯硫醚樹脂80kg，加入5kg聚酯樹脂(PET)， 15kg聚醚醚酮 (PEEK)樹脂100kg，然后將3.0kg(3.090熱穩(wěn)定劑壬基酚聚氧乙烯 (4-10)醚磷酸雙酯和0.5kg(0. 5%)抗氧化劑為GK-697加入纖維級共 聚聚苯硫醚樹脂中，通過高速攪拌機攪拌均勻，再經(jīng)過擠出機擠出， 得到復(fù)合樹脂切片成形，然后在110——16(TC下對樹脂干燥處理2
一8小時；進行干燥處理，使共聚聚苯硫醚樹脂中的水份含量降到 0. 3%以下。
熔融造絲條件為
采用35型擠出機，加溫區(qū)等距排布。擠出機各加溫區(qū)的溫度范
圍第一區(qū)150。C，第二區(qū)300。C;第三區(qū)315。C，第四區(qū)330。C，第 五區(qū)330。C，第六區(qū)315。C,第七區(qū)300，第八區(qū)300。C。
計量泵變頻電機頻率2赫茲，噴絲組件的壓力在l.OMpa.噴絲孔 徑1. 0 mm，紡箱保溫溫度為325°C，造絲溫度325°C;絲條結(jié)晶固 化區(qū)溫度為256t:，絲條結(jié)晶固化區(qū)溫度區(qū)域為480mm。巻繞機變頻 電機頻率176赫茲。絲條的牽伸倍率為6倍。造絲收巻速度2300m/min， 風(fēng)冷。
采用上面的工藝條件對纖維級共聚聚苯硫醚的復(fù)合物進行造絲， 制得地共聚聚苯硫醚復(fù)合纖維初生絲；然后進行熱定型牽伸處理得到 共聚聚苯硫醚復(fù)合纖維，其纖維性能特征在圖1中顯示出來。 實施例2
重均分子量在4萬且其多分散系數(shù)位1. 92的纖維級共聚聚苯硫 醚樹脂80kg加入5kg聚酯樹脂(PET)、 15kg聚苯硫醚砜(PPSS)樹脂 100kg，將0 . lkg(O. 1%)熱穩(wěn)定劑壬基酚聚氧乙烯(4-10)醚磷酸單 酯和2.5kg(2. 5%)抗氧化劑為GK-697加入纖維級共聚聚苯硫醚樹脂 中。絲條的牽伸倍率為6.8倍；生絲收巻速度為2300m/min，絲條結(jié) 晶固化溫度區(qū)域為510mm。其余條件同實施例1。 實施例3
重均分子量在5萬且其多分散系數(shù)位1. 86的纖維級共聚聚苯硫 醚樹脂85kg加入3kg聚酯樹脂(PET)、 12kg聚醚醚酮(PEEK)樹脂 100kg,然后將2. 0kg(2. 0%)熱穩(wěn)定劑壬基酚聚苯氧乙烯醚磷酸酯二乙 醇胺鹽和1.3kg(1.390抗氧化劑為GK-697加入纖維級共聚聚苯硫醚 樹脂中，其余同實施例l。 實施例4
重均分子量在4. 6萬且其多分散系數(shù)位1. 95的纖維級共聚聚苯 硫醚樹脂90kg，加入10kg聚醚醚酮(PEEK)樹脂，然后將1. Okg(l. 0%) 熱穩(wěn)定劑壬基酚聚苯氧乙烯醚磷酸酯三乙醇胺鹽和2.2kg(2. 2%)抗氧 化劑為GK-697加入纖維級共聚聚苯硫醚樹脂中，通過高速攪拌機攪 拌均勻，再經(jīng)過造粒成形。絲條的牽伸倍率為6.6倍；生絲收巻速度 為2500m/min，絲條結(jié)晶固化溫度區(qū)域為500mm;其余條件同實施例 1。
重均分子量在5萬且其多分散系數(shù)位1. 88的纖維級共聚聚苯硫 醚樹脂95kg加入5kg聚酯樹脂(PET)，然后將1. 9kg熱穩(wěn)定劑壬基 酚聚苯氧乙烯醚磷酸酯二乙醇胺鹽和0.9kg抗氧化劑GK-697加入纖 維級共聚聚苯硫醚樹脂中。絲條的牽伸倍率為6.3倍，造絲收巻速度 2550m/min，風(fēng)冷。其它條件同實施例1。 實施例6
重均分子量在4. 6萬且其多分散系數(shù)位2. 02的纖維級共聚聚苯 硫醚樹脂85kg，加入15kg聚醚醚酮(PEEK)樹脂，然后將2. 5kg(2. 5%)
熱穩(wěn)定劑壬基酚聚氧乙烯(4-10)醚磷酸單酯和2.0kg(2.0。/o)抗氧化 劑為GK-697加入纖維級共聚聚苯硫醚樹脂中。絲條結(jié)晶固化區(qū)溫度 為256。C，絲條結(jié)晶固化區(qū)溫度區(qū)域為510mm。巻繞機變頻電機頻率 185赫茲，絲條的牽伸倍率為6.67倍。造絲收巻速度2450m/min，風(fēng) 冷。其它條件同實施例1。 實施例7
重均分子量在4.8萬且其多分散系數(shù)位1.91的纖維級共聚聚苯 硫醚樹脂100kg，然后將1. 8kg(1. 8%)熱穩(wěn)定劑壬基酚聚氧乙烯(4-10) 醚磷酸雙酯和1.9kg(1.9。/。)抗氧化劑為GK-697加入纖維級共聚聚苯 硫醚樹脂中。其它條件同實施例2。 實施例8
重均分子量在5萬且其多分散系數(shù)位1. 83的纖維級共聚聚苯硫 醚樹脂100kg，然后將0.5kg(0.5。/。)熱穩(wěn)定劑壬基酚聚氧乙烯醚磷酸 酯三乙醇胺鹽和1.5kg(1.5。/cO抗氧化劑為GK-697加入纖維級共聚聚 苯硫醚樹脂中。其它條件同實施例l。
本發(fā)明生產(chǎn)的復(fù)合纖維經(jīng)過熱定型牽伸處理后，得到的共聚聚苯 硫醚復(fù)合纖維的特性與聚苯硫醚纖維相比較可看出復(fù)合纖維的斷裂 強度和氧指數(shù)高出近50%。由于添加聚酯、聚苯硫醚砜、聚醚醚酮等 熱塑性樹脂后，吸濕率有一定的上升，使用溫度有所提高，耐化學(xué)品 性能也有不同的提高。
需說明的是，共聚聚苯硫醚樹脂最好采用中國專利申請
200710050620. 6生產(chǎn)方法制得的含芳雜環(huán)的聚苯硫醚共聚物。
還需說明的是，本發(fā)明方法從樹脂成分、熔融擠出噴絲的溫度控 制以及絲條的后加工的結(jié)合上為實現(xiàn)本發(fā)明的目的提供了整套工藝 條件，在具體實施過程中， 一些工藝條件的實現(xiàn)是以一定變化范圍的 形式出現(xiàn)的，這取決于實施地點的氣候條件和物料的差異。另外，工 藝條件本身的控制精度也為本發(fā)明實施的具體工藝指標(biāo)帶來一定的 浮動。例如，噴絲擠出機的各溫區(qū)以及結(jié)晶固化溫度的溫度變化出現(xiàn) 5。C左右的變化范圍應(yīng)是本方法實施中可以預(yù)料的正?？刂茥l件，這 種變化也應(yīng)是本發(fā)明方法所應(yīng)包含的。
權(quán)利要求
1、一種共聚聚苯硫醚復(fù)合纖維的制造方法，以共聚聚苯硫醚樹脂復(fù)合材料為原料，經(jīng)樹脂預(yù)混復(fù)合處理、雙螺桿擠出機熔融、樹脂切片、切片熔融擠出噴絲、絲條冷卻結(jié)晶、卷繞落筒造出初生絲，然后將初生絲進行熱定型牽伸處理得到共聚聚苯硫醚復(fù)合纖維，工藝條件中包括1)樹脂預(yù)混復(fù)合處理中，原料采用共聚聚苯硫醚樹脂80-100％wt；聚酯樹脂5-0％wt；聚醚醚酮15-0％wt；經(jīng)高速攪拌混料后又?jǐn)D出機擠出成形，得到樹脂復(fù)合切片；所述聚苯硫醚共聚物樹脂的重均分子量為4-5萬；2)熔融擠出噴絲條件包括由1)獲得的復(fù)合樹脂切片熔融擠出噴絲，噴絲擠出機具有8個溫區(qū)，第一區(qū)150℃，第二區(qū)300℃；第三區(qū)315℃，第四區(qū)330℃，第五區(qū)330℃，第六區(qū)315℃，第七區(qū)300℃，第八區(qū)300℃；紡箱保溫溫度為325℃；3)由2)步驟獲得的絲條冷卻結(jié)晶，結(jié)晶固化溫度控制在256℃，絲條的牽伸倍率為6-6.8倍；生絲收卷速度為2300-2600m/min，絲條結(jié)晶固化溫度區(qū)域為480-510mm。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述之共聚聚苯硫醚復(fù)合纖維的制造方法，其特 征在于，所用熱穩(wěn)定劑與混合樹脂原料的重量比為0.1-3.0: 100; 所述熱穩(wěn)定劑可為以下物質(zhì)之一壬基酚聚苯氧乙烯(4-10)醚磷酸 單酯、壬基酚聚苯氧乙烯(4-10)醚磷酸雙酯、壬基酚聚苯氧乙烯醚 磷酸酯二乙醇胺鹽、壬基酚聚苯氧乙烯醚磷酸酯三乙醇胺鹽。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述之共聚聚苯硫醚復(fù)合纖維的制造方法，其特征在于，所述抗氧化劑為GK-697,抗氧化劑與聚苯硫醚共聚物樹脂 的復(fù)合物重量比O. 5-2. 5: 100。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述之共聚聚苯硫醚復(fù)合纖維的制造方法，其特 征在于，所述聚醚醚酮可由聚苯硫醚砜替代。
全文摘要
本發(fā)明公開一種共聚聚苯硫醚復(fù)合纖維的制造方法，樹脂預(yù)混復(fù)合處理中，原料采用共聚聚苯硫醚樹脂80-100％wt；聚酯樹脂5-0％wt；聚醚醚酮15-0％wt；經(jīng)高速攪拌混料后又?jǐn)D出機擠出，得到復(fù)合樹脂切片；所述聚苯硫醚共聚物樹脂的重均分子量為4-5萬；噴絲擠出機具有8個溫區(qū)，第一區(qū)150℃，第二區(qū)300℃；第三區(qū)315℃，第四區(qū)330℃，第五區(qū)330℃，第六區(qū)315℃，第七區(qū)300℃，第八區(qū)300℃；紡箱保溫溫度為325℃；結(jié)晶固化溫度控制在256℃，絲條的牽伸倍率為6-6.8倍；生絲收卷速度為2300-2600m/min，絲條結(jié)晶固化溫度區(qū)域為480-510mm。制造出的共聚聚苯硫醚復(fù)合纖維斷裂強度達(dá)7.3CN/dtex，平均極限氧指數(shù)大于47。
文檔編號D01F8/16GK101187091SQ20071005086
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日
發(fā)明者遜 陳 申請人:德陽科吉高新材料有限責(zé)任公司