[发明专利]一种耐热聚苯硫醚纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐热聚苯硫醚纤维的制备方法，属高性能化学纤维制造及应用的技术领域。

技术背景

聚苯硫醚纤维简称PPS纤维，是一种性能优良的化学纤维，具有良好的耐化学品腐蚀性、阻燃性、绝缘性、耐温性、尺寸稳定性及纺织品可加工性，广泛被应用于冶金、建材、电力、化工等行业，是当前钢厂、水泥厂、火力发电厂、垃圾焚烧站、高温除尘滤袋首选纺织材料。

但是在使用中发现，由于PPS纤维大分子结构所致，使用温度高于180℃，纤维的氧化现象严重，致使滤袋强度损失达30％-55％，难以满足190℃-230℃的工况条件，大幅度降低其除尘效果和使用寿命。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的不足和应用缺陷，在制备纤维的过程中，添加纳米SiO₂无机材料，与PPS高聚物混合，通过熔融共混纺丝、多级高倍拉伸、高温热定型制得SiO₂/PPS纤维，有效提高PPS纤维的强度和寿命，以满足滤袋的耐高温、耐腐蚀的工况要求。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：聚苯硫醚、二氧化硅、复合油剂、去离子水、海砂，其用量如下：以克、毫升为计量单位

聚苯硫醚：(C₆H₄S)₁₄₀             1900g±10g

二氧化硅：SiO₂                   100g±1g

去离子水：H₂O                    20000ml ±50ml

复合油剂：

月桂酸酯+烷基苯磺酸钠+聚醚+去离子水

海砂：50目、200目                3000g、3000g

制备方法如下：

(1)精选化学物质材料：

对制备使用的化学物质材料要进行精选、并进行质量纯度、精度控制：

聚苯硫醚：固态固体，颗粒直径φ3×3mm，99.9％

二氧化硅：固态固体，颗粒直径φ≤30nm，99.9％

复合油剂：液态液体，99.0％

去离子水：液态液体，99.9％

海砂：固态固体，99.99％

(2)二氧化硅+聚苯硫醚母粒的制备

二氧化硅+聚苯硫醚母粒的制备是在双螺杆挤出机上进行的；

①开启电源，在双螺杆挤出机上设定十个温度区，1-2区280℃-285℃；3-4区286℃-290℃；5-6区290℃-292℃；7-8区293℃-296℃；9-10区297℃-300℃；

②打开螺杆水冷却阀，进行温度调节，使显示温度与设定温度一致，并平衡120min；

③将聚苯硫醚颗粒1900g和纳米SiO₂100g分别置于主喂料筒和侧喂料筒中，并密封；

④开启双螺杆挤出机电机，使同向右旋的双螺杆转动，同时开启主喂料机和侧喂料机电机，双螺杆转速为220-260r/min，使二氧化硅+聚苯硫醚固体在双螺杆内压缩-熔融-混炼-均化-计量形成熔体，控制熔体压力为1.2Mpa，熔体温度296℃±1℃，挤压后通过口模挤出，成熔体细流；

⑤熔体细流通过冷却水槽，在温度为25℃下、在去离子水中冷却成带条；

⑥调整切粒机转速为80-90r/min，将带条切断制成φ3×3mm圆柱形颗粒，即二氧化硅+聚苯硫醚母粒；

(3)干燥器干燥

聚苯硫醚颗粒的干燥是在连续干燥器中进行的，以干燥的热空气作为干燥介质，颗粒与气体逆流接触进行传质传热交换，制得含水率≤40ppm的颗粒；

①将聚苯硫醚颗粒置于不锈钢储料桶中；

②接通电源，开启回转阀，将颗粒输送至预结晶器中，控制温度105℃±1℃；

③将预结晶颗粒均匀送至干燥塔内，干燥温度135℃±1℃，干燥时间420min，然后随干燥器冷却至25℃，颗粒含水率≤40ppm；

(4)真空干燥

二氧化硅+聚苯硫醚母粒采用真空干燥箱干燥，控制颗粒含水率≤40ppm；

①将二氧化硅+聚苯硫醚母粒置于陶瓷盘中，然后放入真空干燥箱内；

②预结晶温度105℃±1℃，真空度0.092Mpa，时间120min，；

③继续升温至125℃±1℃，保温1260min，然后自然冷却至25℃；

(5)单螺杆挤出机纺丝