[发明专利]一种抗氧化聚苯硫醚/改性纳米二氧化硅复合纤维及其制备方法

说明书

本发明属于化学纤维技术领域，提供了一种抗氧化聚苯硫醚/改性纳米二氧化硅复合纤维及其制备方法。由聚苯硫醚树脂和改性纳米二氧化硅按比例制备而成；改性纳米二氧化硅为采用硅烷偶联剂通过化学接枝反应将抗氧剂负载与改性纳米二氧化硅表面。本发明制备的聚苯硫醚/改性纳米二氧化硅复合纤维的纤度1.0~5.0dtex，断裂强度2.0~3.0cN/dtex，断裂伸长率45~48%，氧化诱导温度470~480℃，在220℃温度下处理360h后，复合纤维的断裂强度保持率85~90%，与纯PPS纤维相比，氧化诱导温度提高20℃左右，220℃温度下处理360h后，强度保持率提高20~25%，其抗氧化性能有明显的提升。

技术领域

本发明属于化学纤维技术领域，具体涉及一种抗氧化聚苯硫醚/改性纳米二氧化硅复合纤维及其制备方法。

背景技术

聚苯硫醚，全名聚苯基硫醚，英文全称Polyphenylene Sulfide，简称PPS，是一种半结晶性高聚物，其分子结构式：

聚苯硫醚分子链上存在大量的苯环使其大分子链具有良好的刚性与耐热性，而硫醚键又能赋予大分子链一定的柔顺性，且苯环与硫醚键相互交替连接，使其大分子结构对称规整，具有较高的结晶性，使PPS纤维性能优异，具有十分广泛的应用，受到国内外的高度重视。特别是PPS纤维被美国联邦商业委员会列为新纤维品，确认为主要的特种过滤材料，如火力发电厂、水泥厂以及垃圾焚烧炉等高温粉尘滤袋的材料，且其性价比高，除尘效率好。

而PPS纤维由于其大分子链上苯环和硫原子以σ键相联，键能较低，在复杂的高温环境下，大分子链中的σ键易受到强氧化气体进攻而断裂形成自由基，进而发生氧化交联、大分子链断裂、降解等反应，表观为纤维发黄、变脆，强度出现很大程度的损失，进而导致纤维材料的失效，使用寿命缩短，工作效率降低，进一步造成经济损失，严重影响了企业的正常生产以及限制了PPS纤维应用领域的扩展。

目前对于PPS纤维的抗氧化研究，主要是通过添加各种助剂（有机抗氧剂和无机纳米材料）共混的方式来提高PPS的抗氧性能。专利CN105544001A公开一种聚苯硫醚粉料改性直接制备聚苯硫醚改性短纤的方法，其是将聚苯硫醚与纳米二氧化硅引入螺杆挤出机中熔融挤出到均化釜中，均化混合，接着由熔体泵送入过滤器，经计量泵、纺丝箱、喷丝板、环吹风冷却、上油、牵伸、热定型机定型、卷曲、松弛定型机松弛定型、切断和打包，得到聚苯硫醚改性短纤，主要是给出一套缩短制备流程、简化设备配置、提高制备效率、降低成本、节约能耗且保证品质的一致性的改性聚苯硫醚纤维方法，此流程方法虽制的力学性能较好的PPD短纤维，但其抗氧化效果有待商榷。同时专利CN105544000A公开高温抗氧化复合纳米PPS/Ti-SiO₂短纤维及其制备方法，其是在线性聚苯硫醚树脂中添加无机纳米材料Ti-SiO₂制备成复合纳米PPS/Ti-SiO₂母粒，再通过熔融纺丝法制备出复合纳米PPS/Ti-SiO₂短纤维，提高了PPS纤维的氧化诱导温度以及高温处理强度保持率，明显提高了PPS纤维的抗氧化性能。此方法是在通过无机纳米材料优化PPS纤维的聚集态结构而提高其抗氧化性，对于加工过程中PPS已经产生的自由基没有清除的作用，因此，需要开发新的改性填料，赋予PPS纤维具有更高的抗氧化性。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有更高抗氧化性的聚苯硫醚/改性纳米二氧化硅复合纤维及其制备方法。