[发明专利]一种抗紫外聚苯硫醚长丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米功能改性聚苯硫醚长丝及其制备领域，特别涉及一种抗紫外聚苯硫醚长丝及其制备方法。

背景技术

聚苯硫醚纤维是近年来新开发的高性能纤维之一，以其优异的耐腐蚀、耐高温性能在军工、电子电气、工业领域中有广泛的应用前景。聚苯硫醚长丝主要应用于工业上燃煤锅炉袋滤室的过滤织物。但是，因为工业用聚苯硫醚作为高温粉尘滤袋等应用时，处于避光环境，因此聚苯硫醚长丝的紫外光稳定性并没有得到充分的研究。关于聚苯硫醚光稳定性的研究文献很少，且主要研究其在薄膜上的老化情况。因此，为了扩大聚苯硫醚长丝的应用领域，迫切需要提高其紫外光稳定性。

聚苯硫醚长丝在光照情况下颜色会由浅黄色变成深黄色，且随着光照时间或光照强度的增加，颜色会变得越深，长丝的力学强度急剧下降，由韧性断裂转变为脆性断裂。这导致目前聚苯硫醚长丝仅能在避光环境的领域应用。

在太阳光照射下，紫外波段的光子会攻击聚苯硫醚分子链中的硫醚键，导致聚苯硫醚发生交联降解，严重降低了聚苯硫醚的力学性能。国内外关于提高聚苯硫醚纤维的研究报道不多，且提高聚苯硫醚长丝的紫外光稳定性效果有限。专利CN101126182A所述的无机紫外光吸收剂TiO₂粒径单一，对于紫外光的吸收波段较窄，并不能有效提高聚苯硫醚长丝的紫外光稳定性。专利CN102268751A所述的三嗪类紫外光吸收剂能够有效地提高聚苯硫醚的紫外光稳定性，但是在聚苯硫醚长丝的加工过程中生成的小分子硫化物，容易影响其光吸收效果；此外，在长期使用过程中，这些紫外光吸收剂损耗严重，难以达到高效长久的紫外光稳定效果。上述专利制备的聚苯硫醚长丝，在模拟太阳光照射条件下，色度变化程度ΔE为15.67，纤维力学性能保持率为94.02%。但是，长时间的使用导致有机光稳定剂的严重损失，聚苯硫醚纤维的抗紫外性能急剧下降；加入的无机光稳定剂又不能达到较高的紫外光稳定性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抗紫外聚苯硫醚长丝及其制备方法，该抗紫外聚苯硫醚长丝的紫外光稳定性能和光稳定性能持续时间都有显著的提高，该制备方法操作简单，成本低。

本发明的一种抗紫外聚苯硫醚长丝，该聚苯硫醚长丝按质量分数包括：90-99.9%的聚苯硫醚树脂和0.01-10%光稳定剂；所述的光稳定剂为由2,2'-亚甲基二(6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚、钛酸酯偶联剂和纳米二氧化钛组成的复配体系，其中2,2'-亚甲基二(6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚、钛酸酯偶联剂和纳米二氧化钛的质量分数分别为25-49.5%、0.5-1%、50-74.5%。

所述的纳米二氧化钛具有不同粒径分布，各粒径（d）分布段的纳米TiO₂为10nm≤d﹤20nm、20nm≤d≤30nm、50nm≤d≤60nm或80nm≤d≤90nm，各种粒径的纳米二氧化钛含量：10-15wt%（10nm≤d﹤20nm），5-15wt%（20nm≤d≤30nm），50-70wt%（50nm≤d≤60nm），5-30wt%（80nm≤d≤90nm）。

所述的聚苯硫醚树脂为线性聚苯硫醚树脂，相对分子质量为5万。

所述的2,2'-亚甲基二(6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚为粉末状产品，由Ciba Specialty Chemicals生产，纯度为99%。

所述的二氧化钛可采用宣城新材料有限公司的产品，粒径为10-20nm，20-30nm，50-60nm，80-90nm，晶型为金红石型；

所述的钛酸酯偶联剂为单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂，美国Kenrich Petrochemicals Inc.产，型号为KR-38S。

本发明的一种抗紫外聚苯硫醚长丝的制备方法，包括如下步骤：

（1）将钛酸酯偶联剂和乙醇水溶液混合，搅拌并超声振荡20-60min，然后按照0.5-1g/mL的比例加入纳米TiO₂粒子，搅拌并超声振荡20-60min，然后在80℃下恒温回流4-5小时，再于60℃干燥后，最后球磨得到钛酸酯偶联剂处理后的纳米TiO₂粒子；