[发明专利]一种低取向高拉伸聚甲醛初生纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种低取向高拉伸聚甲醛初生纤维的制备方法。具体为：将干燥后的聚甲醛树脂，经螺杆挤出机熔融塑化后，通过计量泵输送至纺丝组件中，从喷丝板喷出熔体细流，在风窗中先经干热风保温细化，再经湿冷风冷却成纤维；冷却后的纤维经上油后，在热辊GR1上加热至冷却结晶起始温度与维卡软化点温度之间，纤维出热辊GR1后迅速骤冷至室温以下，并绕在热辊GR2上即得初生纤维。采用本方法获得的聚甲醛初生纤维表面缺陷少、应力集中点少、预取向度低、内应力小，能够经受后续高倍率的拉伸，从而制得强度和模量较高的聚甲醛纤维。另外，本发明的制备方法可实现纺丝、拉伸连续进行，工艺路线简单，生产效率高。

技术领域

本发明涉及一种低取向高拉伸聚甲醛初生纤维的制备方法，属于合成纤维技术领域。

背景技术

聚甲醛纤维是新兴发展起来的一种新型合成纤维，继承和发扬了聚甲醛树脂原有的优异性能。但由于聚甲醛树脂的特殊性，如热稳定性不佳、结晶度高、表面遇冷低于熔点即收缩、初生纤维内应力大、取向度高等特点，导致聚甲醛纤维的纺丝工艺技术进展缓慢。2000年以后，随着聚甲醛树脂品质的提升、纺丝级聚甲醛切片的开发、初生纤维制备技术及拉伸工艺的快速发展，聚甲醛纤维的强度得以稳定提高。

聚甲醛的熔点和结晶温度相差在20℃左右，只要温度低于结晶温度就会迅速冷却固化，这种固化从表层开始向内部递进，控制不当容易引起内外结构上差异，对后牵伸产生不利影响。聚甲醛的熔体细流在冷却的过程中，若受到外界水分子的作用，与水分子接触的点迅速放热固化，导致初生纤维表面存在大量微观的凹凸不平现象。初生纤维的表面光滑度差，容易在后拉伸环节作为应力集中点，导致纤维提前断裂。另外，在熔体细流冷却成初生纤维的过程中，在拉力的作用下，在初生纤维的内部存在较大程度的拉伸预取向和结晶，不利于纤维的后拉伸取向强化。因此，初生纤维质量的好坏，直接关系到能否得到较高质量的聚甲醛纤维。聚甲醛初生纤维的制备技术，得到了越来越多的关注和研究。CN 102011210A公开了一种生产高断裂强度的聚甲醛纤维的方法，采用热溶液或热蒸汽缓冷再骤冷的制备方法。CN 10517756 B公开了一种初生纤维的制备方法，将聚甲醛树脂与少量邻甲酚醛环氧树脂混合后，通过逐级缓冷再骤冷纺丝得到初生纤维，并且需将初生纤维放置平衡后再拉伸，难于做到纺丝牵伸连续化。CN105401254A公开了一种高强高模聚甲醛纤维及其两步法热拉制备方法，提出了添加山梨醇类结晶干扰剂，对熔体进行吹热风缓冷，配合将初生纤维进行较长时间放置平衡的方式，得到了一种内应力平衡、可多级低速高倍牵伸的初生纤维，但难以做到低取向和内应力的充分释放，不可连续化。综合分析，所报道的专利技术多从结晶干扰剂、缓冷和慢拉等角度出发，通过调控纺丝熔体的冷却过程，以期能够控制初生纤维的取向度和结晶度，从而能够为后续拉伸工艺过程提供基础。但此类专利技术所实现的方式较为复杂，生产操作不方便，工艺参数稳定控制较难，且难以实现纺丝和牵伸共同稳定、连续的进行，生产效率较低，且间歇式的工艺技术容易带来不同批次产品的质量上的差异。

聚甲醛的初生纤维不同常规熔纺化纤的特性，利用常规的初生纤维制备工艺技术制备出的聚甲醛初生纤维性能一般，不能满足高拉伸高强度聚甲醛纤维的制备要求。因此，有必要针对聚甲醛的初生纤维制备工艺做出必要改进，开发出既能得到表面缺陷少、应力集中点少、预取向度低、内应力小，又能够满足后续高倍率纺丝牵伸连续进行的聚甲醛初生纤维制备技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺路线简单、可操作性强、能够稳定连续实现纺丝和牵伸一体化连续运转的聚甲醛初生纤维制备方法。本发明依据热塑性高分子材料分子链段、大分子链的运动原理，采用对松弛状态下的聚甲醛初生纤维加热至维卡软化点和熔点之间的温度，然后再骤冷处理，满足分子链段和大分子链运动的基本需求，充分释放初生纤维在制备过程中所受的拉伸取向作用力和内应力，同时针对聚甲醛冷却特性采用干热风保温的熔体细流细化方式，使制备出的初生纤维内外结构性能一致，获得没有表面缺陷且能够经受纺丝牵伸连续运行的聚甲醛初生纤维。