[发明专利]聚苯硫醚/超细碳酸钙微粒复合纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属复合纤维及制备领域，特别是涉及一种聚苯硫醚/超细碳酸钙微粒复合纤维及其制备方法。

背景技术

聚苯硫醚纤维具有优异的热稳定性、阻燃性、耐化学腐蚀性及良好的力学、纺织性能，因而广泛应用作水泥、造纸、钢铁、燃煤电厂、垃圾焚烧厂等行业的高温过滤除尘材料。但是，由于我国聚苯硫醚纤维的生产技术起步较晚，加之国外的技术封锁，因而大部分聚苯硫醚主要依赖进口，这使得聚苯硫醚的市场价格一直很高。

聚合物/无机粒子复合材料是近年来材料领域的研究热点，无机粒子的加入可显著提高聚合物力学、耐热、耐溶剂、耐磨性能。研究表明，聚苯硫醚/超细碳酸钙微粒复合纤维的热稳定性、阻燃性、耐化学腐蚀性及力学性能都得到不同程度提高，并且大大降低了成本，提高了产品的市场竞争力。

当前，国内外聚合物/无机粒子复合物的研究开发主要集中在塑料方面，纤维方面的应用还较少。中国专利CN1821307公开了一种降低碳酸钙颗粒填充尼龙66复合材料加工温度的方法，通过将两种不同粒径的碳酸钙按照特定的粒径和质量配比进行混合，以特定比例填充尼龙66，可以明显降低尼龙66的加工温度，所得复合材料的机械性能提高30％以上，还可达到减少能耗，降低成本的目的。中国专利CN1865546公开了一种聚丙烯/粘土复合纤维及其制备方法，制得的纤维具有良好的阻燃性抗静电性。而关于聚苯硫醚/超细碳酸钙微粒复合纤维的制备至今尚无报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚苯硫醚/超细碳酸钙微粒复合纤维及其制备方法，该纤维具有优异的热稳定性、阻燃性、耐化学腐蚀性及良好的力学、纺织性能；制备工艺简单，容易控制，生产成本低，生产周期短，对环境友好，特别适用于工业化生产。

本发明的聚苯硫醚/超细碳酸钙微粒复合纤维，其重量组成包括89～100份的聚苯硫醚切片或粉料、0.5～11份的超细碳酸钙微粒和0.01～0.5份的表面处理剂。

所述聚苯硫醚切片或粉料为纺丝级聚苯硫醚切片或粉料，其分子量为55000。

所述超细碳酸钙微粒的粒径为0.05～1μm，形状为纺锤形、立方形、针形、链形或球形。

所述的表面处理剂为钛偶联剂、硬脂酸、铝偶联剂、硅烷偶联剂、磷酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂中的一种或几种。

本发明的聚苯硫醚/超细碳酸钙微粒复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

1)称取89～100份的聚苯硫醚切片或粉料、0.5～11份的超细碳酸钙微粒和0.01～0.5份的表面处理剂；

2)将超细碳酸钙微粒及表面处理剂放入高速混合机中，高速混合机的转速为1000～4000r/min，优选2000～3000r/min，搅拌混合20～30min至均匀后，再加入聚苯硫醚切片或粉料，升温并继续搅拌至205℃左右，至聚苯硫醚软化并使超细碳酸钙均匀包粘在聚苯硫醚切片或粉料上，而聚苯硫醚颗粒间不发生严重粘连；之后停止加热，并继续搅拌冷却至室温，出料；

3)步骤(2)所得物经真空转鼓干燥充分干燥后，在螺杆纺丝设备中进行纺丝，纺丝温度为310～340℃，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315℃；

4)熔体从喷丝板喷出后，经过侧吹风冷却凝固成丝条；

5)经过冷却的纤维上油集束后进行卷绕，卷绕速度为600-800m/min；

6)牵伸定型：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，牵伸总倍数为3～5倍，水浴拉伸温度为75～90℃；干拉伸温度为110～180℃；定型温度为180～230℃，牵伸速度为100～500m/min；

7)牵伸丝的后续处理同纤维制备常规技术，从而制得聚苯硫醚/超细碳酸钙微粒复合纤维。

本发明的有益效果：

1)利用混合发热或外加加热的方法，使混合体系的温度升高至205℃左右，使聚苯硫醚软化并使超细碳酸钙均匀包粘在聚苯硫醚切片或粉料上，而聚苯硫醚颗粒间不发生严重粘连。避免熔融造粒工序，从而避免双螺杆造粒时存在的耗能、耗水、尘土飞扬等缺点；

2)将该复合纤维与纯聚苯硫醚纤维进行性能比较，结果表明复合纤维的力学、耐热性、耐化学腐蚀性及阻燃性较好，且通过加入填料，大大降低了聚苯硫醚纤维的生产成本，对促进工业化生产具有重大意义；

3)由于高速混合机中采用剪切为主的周向流叶轮比传统的以混合为主的轴向流叶轮具有更强的剪切力，能更有效地对碳酸钙微粒进行表面处理且碳酸钙微粒能均匀地包粘在树脂颗粒上，克服双螺杆造粒时存在的各种添加剂分散不均匀问题；