[发明专利]硅藻土载铜为填料的耐热型聚苯硫醚长丝及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于耐热型长丝及其制备和应用领域，特别涉及一种硅藻土载铜为填料的耐热型聚苯硫醚长丝及其制备和应用。 

背景技术

聚苯硫醚(PPS)是以苯环在对位上连接硫原子而形成的刚性主链，结构上由于有大π键的存在，所以性能极其稳定。聚苯硫醚具有优良的耐热、耐腐蚀性能；PPS本身具有阻燃自熄性，具有极好的粘合性能，吸湿性小。PPS尺寸稳定性好、无毒、具有良好的加工成型性，广泛应用于电子电器、机械、汽车、化工防腐、航空航天及军事工业等领域，被称为六大工程塑料之一，也是“八大”宇航材料之一，并且相对于其他工程材料与宇航材料，其良好的加工性能使得它具有较好的熔融可纺性，发展前景十分广阔。相对于其他热塑性塑料，聚苯硫醚具有非常突出的耐热性。未改性聚苯硫醚的正常使用温度在130～180℃范围内，瞬时使用温度200～220℃，时间不超过10min。然而为了在航空航天，交通运输，高温烟气除尘滤袋等领域中得到更广泛的应用，我们需要进一步提高其耐热性。尤其是对于PPS长丝制成的除尘滤布，在保证可纺性的同时，提高耐热性来延长滤袋寿命成为PPS除尘滤袋迫切需要攻克的难关。 

袋式除尘器是一种高效的烟尘净化设备，其除尘效率可达99.99%。袋式除尘技术对高浓度的烟尘有较好的适应性，可处理的烟尘浓度达1000g/m³以上，其核心部件为除尘滤袋。袋式除尘器的性能很大程度上取决于滤袋的性能。滤袋应满足耐高温、耐腐蚀性好；抗折、耐磨、机械强度高；清灰后能保持一定的永久性容尘，以保持较高的过滤效率；均匀容尘状态下透气性好，压力损失小；使用寿命长，成本低等要求。PPS纤维能满足上述除尘滤袋所需要求，但由于其在长期高温炉气下工作，其使用寿命还有待提高，另外，在一些特殊行业的高温除尘，PPS纤维的使用温度还达不到要求。为了进一步延长PPS纤维在高温下的使用寿命及拓宽高温除尘的使用领域，需要研制更加耐高温的PPS纤维。 

目前，改善PPS耐热性的方法有四种：1.优化加工过程；2.与其他耐高温聚合物复合；3.加入助剂；4.添加无机填料。 

添加纳米无机填料是改善PPS最常见并最有成效的方法，这种方法适用于工业生产并可以保持其可纺性。它主要是依靠无机填料的本身的热性能及无机填料与PPS分子链的相互作用使得PPS复合材料的耐热性能进一步改善。 

“耐热聚苯硫醚纤维性能的研究”（盛向前，张蕊萍，牛梅，杨晗，戴晋明，高立斌，自启荣.产业用纺织品，2011，2：0023-0027）一文指出PPS在高温下降解会产生自由基 与PPS链进一步交联降解，从而降低PPS制品的性能。使用SiO₂进行PPS纤维改性，SiO₂的Si原子能与—S·发生配位作用抑制PPS主链降解，使得制品长期长期使用温度提高到240℃。另外，“Fabrication,thermal and electrical properties of polyphenylene sulphide/copper”（R.K.Goyal，K.R.Kambale，S.S.Nene，B.S.Selukar，S.Arbuj，U.P.Mulik.Materials Chemistry and Physics，2011，128：114–120）一文提到含量为60%的纳米铜粉能提高PPS的20%热失重温度约60℃。 

硅藻土由无定形的SiO₂组成，并含有少量Fe₂O₃、CaO、MgO、Al₂O₃及有机杂质。硅藻土通常呈浅黄色或浅灰色，质软，多孔而轻，工业上常用来作为保温材料、过滤材料、填料、研磨材料、水玻璃原料、脱色剂及硅藻土助滤剂，催化剂载体等。硅藻土一般是由统称为硅藻的单细胞藻类死亡以后的硅酸盐遗骸形成的，其本质是含水的非晶质SiO₂。显微镜下可观察到天然硅藻土的特殊多孔性构造，这种微孔结构是硅藻土具有特征理化性质的原因（其结构图见图1）。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种硅藻土载铜为填料的耐热型聚苯硫醚长丝及其制备和应用，该耐热型聚苯硫醚长丝具有一定可纺性，耐热性能优异，并有一定的导电性能，其综合性能远优于SiO₂等填料改性的PPS长丝产品。