專利名稱：應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備聚砜類微孔纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備聚砜類微孔纖維的方法。
背景技術(shù)：
聚砜類纖維是一種耐高溫的特種熱塑性纖維，具有優(yōu)異的綜合性能，如耐熱性，抗氧化性，耐水解性和阻燃性等，廣泛應(yīng)用于電氣、電子、機(jī)械、醫(yī)療、化工、食品及航空航天領(lǐng)域。超臨界流體，簡稱是指某種物質(zhì)在臨界點(diǎn)臨界溫度，臨界壓力以上，所具有不同于液體或氣體的獨(dú)特物性的流體，既具有氣體的特性又具有液體的特性，因此可以說， 超臨界流體是存在于氣體、液體這兩種流體狀態(tài)以外的第三流體。超臨界流體具有與液體相近的密度，因而有很強(qiáng)的溶劑強(qiáng)度，同時(shí)具有與氣體相近的粘度，流動(dòng)性比液體好得多， 傳質(zhì)系數(shù)也比液體大得多。且流體的密度、溶劑強(qiáng)度和粘度等性能均可通過壓力和溫度的變化方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)，因而有廣泛的應(yīng)用前景。在聚合物加工中采用超臨界C02雖然不多， 但已得到相當(dāng)?shù)闹匾暫蛷V泛的研究，如超臨界C02為介質(zhì)的聚合反應(yīng)、采用超臨界C02向聚合物中加入添加劑、超臨界C02溶脹聚合得到共混物和復(fù)合材料、聚合物分級、萃取齊聚物和溶劑、結(jié)晶和微球制備。通過改變超臨界流體的溫度或壓力，可以得到處于氣態(tài)和液態(tài)之間的任一密度；在臨界點(diǎn)附近，壓力和溫度的微小變化可導(dǎo)致密度的巨大變化。由于粘度、介電常數(shù)、 擴(kuò)散系數(shù)和溶解能力都與密度有關(guān)，因此可以方便地調(diào)節(jié)壓力和溫度來控制超臨界流體的物理化學(xué)性質(zhì)。微孔聚合物的制備主要基于氣體過飽和法?；具^程為首先使高壓氣體 (C02和N2 )溶解于聚合物中形成聚合物/氣體飽和體系；然后通過壓力驟降和(或)溫度驟升使之進(jìn)入過飽和狀態(tài)，從而大量氣核同時(shí)引發(fā)和增長；最后通過淬火等方法使微孔結(jié)構(gòu)定型。傳統(tǒng)泡沫塑料物理發(fā)泡的改進(jìn)在于嚴(yán)格控制溫度、壓力、時(shí)間等工藝參數(shù)，使得大量氣核能夠同時(shí)引發(fā)，且不歸并成大泡，從而得到微孔結(jié)構(gòu)。采用過飽和原理制備微孔聚合物的工藝方法，根據(jù)操作的連續(xù)程度不同主要有分步法、半連續(xù)法以及擠出、注塑、滾塑等連續(xù)法。分步法及半連續(xù)法由于形成聚合物/氣體飽和體系所需時(shí)間由氣體向聚合物基體的擴(kuò)散速度決定，因而耗時(shí)長，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，主要應(yīng)用于理論研究。而與實(shí)際塑料加工相一致的連續(xù)法的出現(xiàn)，使得微孔纖維的實(shí)際應(yīng)用成為可能。聚醚砜微孔纖維的力學(xué)性能主要取決與微孔結(jié)構(gòu)(包括孔尺寸、孔密度、孔分布、和孔取向)以及分子鏈取向。而通過優(yōu)化工藝，控制微孔結(jié)構(gòu)和分子鏈取向可以得到性能優(yōu)良的聚砜類微孔纖維。超臨界流體既不同于氣體，也不同于液體，具有許多獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)其具有接近于液體的密度，這賦予它很強(qiáng)的溶劑化能力；其粘度與氣體接近，擴(kuò)散系數(shù)比液體大，因而具有良好的傳質(zhì)性能。通過改變超臨界流體的溫度或壓力，可以得到處于氣態(tài)和液態(tài)之間的任一密度；在臨界點(diǎn)附近，壓力和溫度的微小變化可導(dǎo)致密度的巨大變化。由于粘度、介電常數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)和溶解能力都與密度有關(guān)，因此可以方便地調(diào)節(jié)壓力和溫度來控制超臨界流體的物理化學(xué)性質(zhì)。與其他物質(zhì)相比，CO2臨界條件適宜(31. rc , Pc=7.38 MPa)，易于操作，且其便宜易得、無毒不燃、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、使用安全，所以在眾多超臨界流體中超臨界CO2流體的應(yīng)用最多。雖然對于大多數(shù)聚合物而言，超臨界二氧化碳(SCCO2) 是不良溶劑，但是它可以溶解許多小分子，并且它對聚合物有很強(qiáng)的溶脹性。近年來，有關(guān)超細(xì)纖維的應(yīng)用日趨廣泛，如工業(yè)廢水的處理、海水淡化、混合物質(zhì)的分離和濃縮、工業(yè)金屬的分離和回收等。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，微孔發(fā)泡技術(shù)、超臨界流體技術(shù)和纖維技術(shù)交叉結(jié)合，優(yōu)勢互補(bǔ)，將(X)2應(yīng)用到纖維的制備中，使其由被動(dòng)變主動(dòng)，取得了一些重大的突破。其基本原理是①聚合物在高壓下被惰性氣體(CO2)飽和，形成聚合物氣體均相體系； ②通過減壓或升溫，降低氣體在聚合物中的溶解度，產(chǎn)生超飽和狀態(tài)；③氣泡成核、長大及定型。超臨界技術(shù)目前應(yīng)用于高分子體系的成熟技術(shù)為超臨界流體微孔塑料注射成型技術(shù)。與傳統(tǒng)注射過程相比，采用超臨界流體微孔塑料注射成型過程具有節(jié)能降耗、制品性能優(yōu)異、成型周期短、節(jié)約原材料等優(yōu)點(diǎn)。微孔塑料注射成型過程提供了傳統(tǒng)注塑過程所不具有的巨大能力，為開發(fā)新型塑料產(chǎn)品、優(yōu)化注塑工藝和降低產(chǎn)品成本開拓了廣闊的空間。 而超臨界流體以其特殊的性質(zhì)而廣泛應(yīng)用與聚合物加工，主要包括聚合物改性、復(fù)合、合成、造粒等，尤其是在微孔發(fā)泡方面。在這些方面，超臨界隊(duì)和(X)2的應(yīng)用最為廣泛，他是清潔并且適用范圍很廣的溶劑，是環(huán)境有害的有機(jī)溶劑和氟氯烴的最好替代物。超臨界N2和 CO2除了具有超臨界流體的一般特征外，還具有許多特點(diǎn)。他們是廉價(jià)，不燃、無毒的，并且來源廣泛，易于回收。超臨界流體對聚合物的塑化作用可以以較低的溫度下進(jìn)行加工，而且他改變了聚合物的物理性質(zhì)，如密度、擴(kuò)散性、膨脹體積。微孔是指孔徑為0.01-50um，孔密度IO9-IO13孔/cm3，因此，含微孔纖維具有以下優(yōu)點(diǎn)質(zhì)輕、省料、吸收沖擊載荷強(qiáng)、隔音和隔熱性能好、比強(qiáng)度高等特性。同時(shí)由于纖維的強(qiáng)度大，因此，具有微孔結(jié)構(gòu)聚砜類纖維在醫(yī)療領(lǐng)域以及制作汽車、飛機(jī)和各種運(yùn)輸器材等領(lǐng)域有特殊的應(yīng)用價(jià)值。傳統(tǒng)上，當(dāng)纖維上的孔洞孔徑較大時(shí)，纖維受力，纖維孔洞是纖維斷裂的發(fā)源地， 降低纖維的強(qiáng)度。而當(dāng)纖維上的孔洞孔徑達(dá)到微孔尺度范圍時(shí)，由于相當(dāng)于纖維的無定形區(qū)的尺度，同時(shí)由于發(fā)泡過程對定形區(qū)的結(jié)晶度實(shí)現(xiàn)調(diào)整，當(dāng)泡體受力時(shí)，泡孔尺度小于纖維瑕疵的尺度，改變裂紋方向，分散并改變裂紋方向，相對于未發(fā)泡的實(shí)體塑料，微孔泡沫塑料不僅密度降低，而且性能得到改善高的韌性，低的熱傳導(dǎo)系數(shù)、高的抗沖擊強(qiáng)度、低的介電常數(shù)。但是由于聚砜類纖維是一種比較特殊的高分子聚合物，具有加工溫度較高、高溫下熔體強(qiáng)度較低，超臨界流體在其中溶解度較低等不利于微孔發(fā)泡的缺點(diǎn)，因此，能否采用超臨界流體的熔噴紡絲的方法，制備聚砜類微孔纖維，是纖維生產(chǎn)領(lǐng)域技術(shù)人員十分關(guān)注的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備聚砜類微孔纖維的方法，以滿足紡織、電氣、電子、機(jī)械、醫(yī)療、化工、食品及航空航天等相關(guān)領(lǐng)域的需求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
本發(fā)明的應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備聚砜類微孔纖維的方法，包括如下步驟(1)定量喂入聚砜類聚合物固體切片進(jìn)入螺桿后，在螺桿進(jìn)料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實(shí)并逐漸熔化；
(2)在螺桿熔融段，將超臨界流體經(jīng)注入裝置注入聚砜類熔體中，形成均相聚砜類熔
體；
(3)在過濾器部分，均相聚砜類熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑；
(4)在計(jì)量泵部分，均相聚砜類熔體經(jīng)齒輪計(jì)量泵進(jìn)行熔體計(jì)量，以精確控制纖維細(xì)度和均勻度；
(5)均相聚砜類聚合物熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)、孔流區(qū)和膨化區(qū)從模頭噴絲孔擠出；
(6)從模頭噴絲孔擠出的聚砜類熔體細(xì)流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時(shí)， 受到兩側(cè)高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細(xì)流被迅速拉細(xì)；同時(shí)，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細(xì)流冷卻固化成形，形成超細(xì)微孔聚砜類纖維。所述超臨界流體為超臨界N2或者超臨界CO2或者超臨界H2O;所述聚砜類聚合物為聚砜或聚醚砜。所述聚砜類聚合物包括但不局限于聚芳砜、聚醚砜和雙酚A聚砜。兩側(cè)牽伸用高速熱空氣流的溫度為290-320°C，獲得聚砜類微孔纖維。所述超臨界流體為超臨界N2時(shí)，其溫度為50_380°C，壓力為7_40MPa，超臨界N2與聚砜類聚合物的質(zhì)量比為1 :250-1 :100。所述超臨界流體為超臨界(X)2時(shí)，其溫度為50-380°C，臨界壓力為7_40MPa，超臨界(X)2與聚砜類聚合物的質(zhì)量比為1 :83-1 :37。所述超臨界流體為超臨界H2O時(shí)，其溫度為330-380°C，壓力為19_24MPa，超臨界 H2O與聚砜類聚合物的質(zhì)量比為1 :80-1 :30。均相聚砜類聚合物熔體與外界的壓力差為7_40MPa.熔噴速率為10-2000cm7S。熔體與外界的壓力差為17-24 MPa.熔噴速率為10-2000cm7s。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)顯著，采用本發(fā)明的以超臨界流體熔噴紡絲制備聚砜類微孔纖維的方法，可制得高拉伸強(qiáng)度(200-2000MP)、高輕量化(0. 1-lg/cm3)的聚砜類微孔纖維。


圖1應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備聚砜類微孔纖維的方法原理示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
將聚芳砜樹脂固體切片定量喂入螺桿，聚砜樹脂固體切片在螺桿進(jìn)料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實(shí)并逐漸熔化。在螺桿熔融段，將溫度為50-380°C，壓力為 7-40MPa的超臨界流體隊(duì)經(jīng)注入裝置注入聚砜類熔體中，超臨界隊(duì)與聚砜類聚合物的質(zhì)量比為1 :250-1 :100，形成均相聚砜熔體。在過濾器部分，均相聚砜熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。在計(jì)量泵部分，均相聚砜熔體經(jīng)齒輪計(jì)量泵進(jìn)行熔體計(jì)量(10克/小時(shí)-600公斤/小時(shí))，以精確控制纖維細(xì)度和均勻度。如圖1所示，圖中箭頭A表示均相聚砜聚合物熔體的注入方向，箭頭B表示牽伸用熱空氣流動(dòng)方向，箭頭C表示冷空氣流動(dòng)方向。均相聚砜聚合物熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)1、孔流區(qū)2和膨化區(qū)3從模頭噴絲孔擠出，熔噴速率為10-2000 cm3/s0從模頭噴絲孔擠出的聚砜類熔體細(xì)流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時(shí)，受到兩側(cè)290-320°C的高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細(xì)流被迅速拉細(xì)。同時(shí)，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細(xì)流冷卻固化成形， 形成超細(xì)微孔聚砜類纖維。纖維拉伸強(qiáng)度500MP，輕量化0. lg/cm3。實(shí)施例2
將聚醚砜樹脂固體切片定量喂入螺桿，聚砜樹脂固體切片在螺桿進(jìn)料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實(shí)并逐漸熔化。在螺桿熔融段，將溫度為50°C，壓力為7MPa的超臨界流體隊(duì)經(jīng)注入裝置注入聚砜類熔體中，超臨界隊(duì)與聚砜類聚合物的質(zhì)量比為1 :250，形成均相聚砜熔體。在過濾器部分，均相聚砜熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。在計(jì)量泵部分，均相聚砜熔體經(jīng)齒輪計(jì)量泵進(jìn)行熔體計(jì)量(10克/小時(shí)-600 公斤/小時(shí))，以精確控制纖維細(xì)度和均勻度。如圖1所示，圖中箭頭A表示均相聚砜聚合物熔體的注入方向，箭頭B表示牽伸用熱空氣流動(dòng)方向，箭頭C表示冷空氣流動(dòng)方向。均相聚砜聚合物熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)1、孔流區(qū)2和膨化區(qū)3從模頭噴絲孔擠出，熔噴速率為 10 Cm3/S。從模頭噴絲孔擠出的聚砜類熔體細(xì)流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時(shí)， 受到兩側(cè)290°C的高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細(xì)流被迅速拉細(xì)。同時(shí)，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細(xì)流冷卻固化成形，形成超細(xì)微孔聚砜類纖維。纖維拉伸強(qiáng)度400MP，輕量化0. 5g/cm3。實(shí)施例3
將雙酚A聚砜樹脂固體切片定量喂入螺桿，聚砜樹脂固體切片在螺桿進(jìn)料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實(shí)并逐漸熔化。在螺桿熔融段，將溫度為260°C，壓力為20MPa 的超臨界流體N2經(jīng)注入裝置注入聚砜類熔體中，超臨界隊(duì)與聚砜類聚合物的質(zhì)量比為1 150，形成均相聚砜熔體。在過濾器部分，均相聚砜熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。在計(jì)量泵部分，均相聚砜熔體經(jīng)齒輪計(jì)量泵進(jìn)行熔體計(jì)量((10克/小時(shí)-600公斤/小時(shí)))，以精確控制纖維細(xì)度和均勻度。如圖1所示，圖中箭頭A表示均相聚砜聚合物熔體的注入方向，箭頭B表示牽伸用熱空氣流動(dòng)方向，箭頭C表示冷空氣流動(dòng)方向。均相聚砜聚合物熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)1、孔流區(qū)2和膨化區(qū)3從模頭噴絲孔擠出，熔噴速率為400 cm7s。從模頭噴絲孔擠出的聚砜類熔體細(xì)流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時(shí)，受到兩側(cè)300°C的高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細(xì)流被迅速拉細(xì)。 同時(shí)，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細(xì)流冷卻固化成形，形成超細(xì)微孔聚砜類纖維。纖維拉伸強(qiáng)度300MP，輕量化0. 8g/cm3。實(shí)施例4
將聚芳砜樹脂固體切片定量喂入螺桿，聚砜樹脂固體切片在螺桿進(jìn)料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實(shí)并逐漸熔化。在螺桿熔融段，將溫度為380°C，壓力為40MPa的超臨界流體隊(duì)經(jīng)注入裝置注入聚砜類熔體中，超臨界隊(duì)與聚砜類聚合物的質(zhì)量比為1 :100， 形成均相聚砜熔體。在過濾器部分，均相聚砜熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。在計(jì)量泵部分，均相聚砜熔體經(jīng)齒輪計(jì)量泵進(jìn)行熔體計(jì)量((10克/小時(shí)-600公斤/小時(shí)))，以精確控制纖維細(xì)度和均勻度。如圖1所示，圖中箭頭A表示均相聚砜聚合物熔體的注入方向，箭頭B表示牽伸用熱空氣流動(dòng)方向，箭頭C表示冷空氣流動(dòng)方向。均相聚砜聚合物熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)1、孔流區(qū)2和膨化區(qū)3從模頭噴絲孔擠出，熔噴速率為800 cm7s。從模頭噴絲孔擠出的聚砜類熔體細(xì)流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時(shí)，受到兩側(cè)320°C的高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細(xì)流被迅速拉細(xì)。 同時(shí)，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細(xì)流冷卻固化成形，形成超細(xì)微孔聚砜類纖維。纖維拉伸強(qiáng)度200MP，輕量化0. lg/cm3。實(shí)施例5
將聚芳砜樹脂固體切片定量喂入螺桿，聚砜樹脂固體切片在螺桿進(jìn)料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實(shí)并逐漸熔化。在螺桿熔融段，將溫度為50-380°C，壓力為 7-40MPa的超臨界流體(X)2經(jīng)注入裝置注入聚砜類熔體中，超臨界(X)2與聚砜類聚合物的質(zhì)量比為1 :83-1 :37，形成均相聚砜熔體。在過濾器部分，均相聚砜熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。在計(jì)量泵部分，均相聚砜熔體經(jīng)齒輪計(jì)量泵進(jìn)行熔體計(jì)量((10克/小時(shí)-600公斤/小時(shí)))，以精確控制纖維細(xì)度和均勻度。如圖1所示，圖中箭頭A表示均相聚砜聚合物熔體的注入方向，箭頭B表示牽伸用熱空氣流動(dòng)方向，箭頭C表示冷空氣流動(dòng)方向。均相聚砜聚合物熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)1、孔流區(qū)2和膨化區(qū)3從模頭噴絲孔擠出，熔噴速率為1200 cm7s。從模頭噴絲孔擠出的聚砜類熔體細(xì)流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時(shí)，受到兩側(cè)290-320°C的高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細(xì)流被迅速拉細(xì)。同時(shí)，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細(xì)流冷卻固化成形， 形成超細(xì)微孔聚砜類纖維。纖維拉伸強(qiáng)度600MP，輕量化0. 4g/cm3。實(shí)施例6
將聚醚砜樹脂固體切片定量喂入螺桿，聚砜樹脂固體切片在螺桿進(jìn)料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實(shí)并逐漸熔化。在螺桿熔融段，將溫度為280°C，壓力為25MPa的超臨界流體CO2經(jīng)注入裝置注入聚砜類熔體中，超臨界(X)2與聚砜類聚合物的質(zhì)量比為1 50，形成均相聚砜熔體。在過濾器部分，均相聚砜熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。在計(jì)量泵部分，均相聚砜熔體經(jīng)齒輪計(jì)量泵進(jìn)行熔體計(jì)量((10克/小時(shí)-600公斤/小時(shí)))，以精確控制纖維細(xì)度和均勻度。如圖1所示，圖中箭頭A表示均相聚砜聚合物熔體的注入方向，箭頭B表示牽伸用熱空氣流動(dòng)方向，箭頭C表示冷空氣流動(dòng)方向。均相聚砜聚合物熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)1、孔流區(qū)2和膨化區(qū)3從模頭噴絲孔擠出，熔噴速率為1600 cm3/s0從模頭噴絲孔擠出的聚砜類熔體細(xì)流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時(shí)，受到兩側(cè)290°C的高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細(xì)流被迅速拉細(xì)。 同時(shí)，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細(xì)流冷卻固化成形，形成超細(xì)微孔聚砜類纖維。纖維拉伸強(qiáng)度450MP，輕量化0. 6g/cm3。實(shí)施例7
將聚醚砜樹脂固體切片定量喂入螺桿，聚砜樹脂固體切片在螺桿進(jìn)料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實(shí)并逐漸熔化。在螺桿熔融段，將溫度為380°C，壓力為7MPa的超臨界流體CO2經(jīng)注入裝置注入聚砜類熔體中，超臨界CO2與聚砜類聚合物的質(zhì)量比為1 83，形成均相聚砜熔體。在過濾器部分，均相聚砜熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。在計(jì)量泵部分，均相聚砜熔體經(jīng)齒輪計(jì)量泵進(jìn)行熔體計(jì)量((10克/小時(shí)-600公斤/小時(shí)))，以精確控制纖維細(xì)度和均勻度。如圖1所示，圖中箭頭A表示均相聚砜聚合物熔體的注入方向，箭頭B表示牽伸用熱空氣流動(dòng)方向，箭頭C表示冷空氣流動(dòng)方向。均相聚砜聚合物熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)1、孔流區(qū)2和膨化區(qū)3從模頭噴絲孔擠出，熔噴速率為1800 cm3/s0從模頭噴絲孔擠出的聚砜類熔體細(xì)流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時(shí)，受到兩側(cè)320°C的高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細(xì)流被迅速拉細(xì)。 同時(shí)，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細(xì)流冷卻固化成形，形成超細(xì)微孔聚砜類纖維。纖維拉伸強(qiáng)度550MP，輕量化0. 3g/cm3。實(shí)施例8
將雙酚A聚砜樹脂固體切片定量喂入螺桿，聚砜樹脂固體切片在螺桿進(jìn)料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實(shí)并逐漸熔化。在螺桿熔融段，將溫度為50°C，壓力為40MPa的超臨界流體CO2經(jīng)注入裝置注入聚砜類熔體中，超臨界CO2與聚砜類聚合物的質(zhì)量比為1 37，形成均相聚砜熔體。在過濾器部分，均相聚砜熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。在計(jì)量泵部分，均相聚砜熔體經(jīng)齒輪計(jì)量泵進(jìn)行熔體計(jì)量((10克/小時(shí)-600公斤/小時(shí)))，以精確控制纖維細(xì)度和均勻度。如圖1所示，圖中箭頭A表示均相聚砜聚合物熔體的注入方向，箭頭B表示牽伸用熱空氣流動(dòng)方向，箭頭C表示冷空氣流動(dòng)方向。均相聚砜聚合物熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)1、孔流區(qū)2和膨化區(qū)3從模頭噴絲孔擠出，熔噴速率為2000 cm3/s0從模頭噴絲孔擠出的聚砜類熔體細(xì)流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時(shí)，受到兩側(cè)300°C的高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細(xì)流被迅速拉細(xì)。 同時(shí)，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細(xì)流冷卻固化成形，形成超細(xì)微孔聚砜類纖維。纖維拉伸強(qiáng)度350MP，輕量化0. 6g/cm3。實(shí)施例9
將雙酚A聚砜樹脂固體切片定量喂入螺桿，聚砜樹脂固體切片在螺桿進(jìn)料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實(shí)并逐漸熔化。在螺桿熔融段，將溫度為330-380°C，壓力為 19-24MPa的超臨界流體H2O經(jīng)注入裝置注入聚砜類熔體中，超臨界H2O與聚砜類聚合物的質(zhì)量比為1 :80-1 :30。，形成均相聚砜熔體。在過濾器部分，均相聚砜熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)， 濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。在計(jì)量泵部分，均相聚砜熔體經(jīng)齒輪計(jì)量泵進(jìn)行熔體計(jì)量((10克/小時(shí)-600公斤/小時(shí)))，以精確控制纖維細(xì)度和均勻度。如圖1所示，圖中箭頭A表示均相聚砜聚合物熔體的注入方向，箭頭B表示牽伸用熱空氣流動(dòng)方向，箭頭C 表示冷空氣流動(dòng)方向。均相聚砜聚合物熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)1、孔流區(qū)2和膨化區(qū)3從模頭噴絲孔擠出。從模頭噴絲孔擠出的聚砜類熔體細(xì)流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時(shí)，受到兩側(cè)四0-3201的高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細(xì)流被迅速拉細(xì)。同時(shí)，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細(xì)流冷卻固化成形，形成超細(xì)微孔聚砜類纖維。纖維拉伸強(qiáng)度380MP，輕量化0. 4g/cm3。本發(fā)明實(shí)施例中所涉及的設(shè)備及未提及的成纖工藝均為現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備聚砜類微孔纖維的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)定量喂入聚砜類聚合物固體切片進(jìn)入螺桿后，在螺桿進(jìn)料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實(shí)并逐漸熔化；(2)在螺桿熔融段，將超臨界流體經(jīng)注入裝置注入聚砜類熔體中，形成均相聚砜類熔體；(3)在過濾器部分，均相聚砜類熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑；(4)在計(jì)量泵部分，均相聚砜類熔體經(jīng)齒輪計(jì)量泵進(jìn)行熔體計(jì)量，以精確控制纖維細(xì)度和均勻度；(5)均相聚砜類聚合物熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)、孔流區(qū)和膨化區(qū)從模頭噴絲孔擠出；(6)從模頭噴絲孔擠出的聚砜類熔體細(xì)流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時(shí)， 受到兩側(cè)高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細(xì)流被迅速拉細(xì)；同時(shí)，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細(xì)流冷卻固化成形，形成超細(xì)微孔聚砜類纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備聚砜類微孔纖維的方法，其特征在于所述超臨界流體為超臨界隊(duì)或者超臨界(X)2或者超臨界H20。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備聚砜類微孔纖維的方法， 其特征在于所述聚砜類聚合物為聚砜或聚醚砜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備聚砜類微孔纖維的方法， 其特征在于兩側(cè)牽伸用高速熱空氣流的溫度為290-320°C，獲得聚砜類微孔纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備聚砜類微孔纖維的方法，其特征在于所述超臨界流體為超臨界N2時(shí)，其溫度為50-380°C，壓力為7-40MPa，超臨界N2與聚砜類聚合物的質(zhì)量比為1 :250-1 :100。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備聚砜類微孔纖維的方法，其特征在于所述超臨界流體為超臨界(X)2時(shí)，其溫度為50-380°C，臨界壓力為7-40MPa，超臨界 CO2與聚砜類聚合物的質(zhì)量比為1 :83-1 :37。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備聚砜類微孔纖維的方法，其特征在于所述超臨界流體為超臨界H2O時(shí)，其溫度為330-380°C，壓力為19_24MPa，超臨界 H2O與聚砜類聚合物的質(zhì)量比為1 :80-1 :30。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備聚砜類微孔纖維的方法，其特征在于均相聚砜類聚合物熔體與外界的壓力差為7-40MPa.熔噴速率為 10-2000cm3/so
全文摘要
一種應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備聚砜類微孔纖維的方法，包括如下步驟(1)定量喂入聚砜類聚合物固體切片進(jìn)入螺桿后，經(jīng)螺桿壓縮段壓實(shí)并逐漸熔化；(2)在螺桿熔融段，將超臨界流體經(jīng)注入裝置注入聚砜類熔體中，形成均相聚砜類熔體；(3)在過濾器部分，均相聚砜類熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)；(4)在計(jì)量泵部分，均相聚砜類熔體經(jīng)齒輪計(jì)量泵進(jìn)行熔體計(jì)量，以精確控制纖維細(xì)度和均勻度；(5)均相聚砜類聚合物熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)、孔流區(qū)和膨化區(qū)從模頭噴絲孔擠出形成超細(xì)微孔聚砜類纖維。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)顯著，采用本發(fā)明的以超臨界流體熔噴紡絲制備微孔聚砜類纖維的方法，可制的高拉伸強(qiáng)度的、高輕量化的微孔聚砜類纖維。
文檔編號D01D1/10GK102505165SQ20111033396
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者吳紅艷, 張倩倩, 張夏楠, 張迎晨, 肖俊 申請人:中原工學(xué)院