[发明专利]一种超高强度聚甲醛纤维的制备方法

说明书

一种超高强度聚甲醛纤维的制备方法，先将纺丝原液转移到挤出机中，通过喷丝孔将纺丝原液挤出；挤出物在凝固浴中冷却形成凝胶纤维，然后将凝胶纤维收集到卷轴上，将缠有凝胶纤维的卷轴置于纺丝溶剂/水溶液中；再将卷轴上的凝胶纤维缠绕在收集器上，保持张力；然后将收集器上的凝胶纤维浸入水浴中，将纺丝溶剂萃取出来；最后，将去除纺丝溶剂后获得的前驱体纤维,即缠绕在收集器上的完成萃取的凝胶纤维在对流空气中干燥，随后对前驱体纤维进行热拉伸，得到超高强度聚甲醛纤维；本发明制备的聚甲醛纤维具有高强度和高模量。

技术领域

本发明涉及聚甲醛纤维制备技术领域，具体涉及一种超高强度聚甲醛纤维的制备方法。

背景技术

聚甲醛是分子主链中含有-CH₂O-链节的一种高密度、高结晶性的无支链线性聚合物,具有良好的物理机械性能、耐化学品性，使用温度范围较广，可在-40～100℃间长期使用，是目前世界上三大通用工程塑料之一。聚甲醛分子链结构规整性高、内聚能密度高、聚集紧密、结晶度较高，具有优异的刚性和机械强度，在国外有“夺钢”、“超钢”之称。此外，聚甲醛还具有摩擦系数小、耐磨性好、可无油润滑、耐有机溶剂性好、吸水性小等突出优点。但由于聚甲醛结晶度高，结晶速率快且高温下分子链易缠结和树脂易分解造成气泡等原因，使其熔融纺丝性或拉伸加工性明显较差，难以加工成纤维。

中国专利(公开号为CN101792938A)公开了一种聚甲醛纤维的新型制备技术，通过多级缓冷和三级不同介质拉伸制备聚甲醛纤维，解决了多节氛围温度和纺程控制的问题。中国专利(公开号为CN102677217A)公开了一种改性聚甲醛纤维的制备方法，将纳米碳酸钙改性后和聚甲醛共混，然后将混合物用双螺杆挤出，造粒，切粒之后再进行干燥，再纺丝。中国专利(公开号为CN105200545A)公开了一种聚甲醛微米纤维的制备方法，利用聚乙烯蜡为润滑剂通过熔体静电纺丝得到形貌良好，粗细均匀，表面光滑的聚甲醛微米纤维。中国专利(公开号为CN105177756A)公开了一种聚甲醛初生纤维的制备方法，将干燥后的聚甲醛树脂和邻甲酚醛环氧树脂混合物加热熔融后喷丝，再通过逐级缓冷-骤冷装置和自然冷却，最后进行上油集束、卷绕获得初生纤维。

上述专利尽管都提出了聚甲醛纤维的制备方法，但所涉及的纺丝技术均为熔融纺丝或静电纺丝，未能解决聚甲醛难溶于各种化学溶剂的问题，由于聚甲醛结晶度高，结晶速度快，耐溶剂性等特点导致所制备的聚甲醛纤维的拉伸倍数低、强度和模量较低。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种超高强度聚甲醛纤维的制备方法，制备的聚甲醛纤维具有高强度和高模量。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种超高强度聚甲醛纤维的制备方法，包括以下步骤：

A、将纺丝原液转移到挤出机中，通过喷丝孔将纺丝原液挤出；挤出物在凝固浴中冷却形成凝胶纤维，然后将凝胶纤维收集到卷轴上，将缠有凝胶纤维的卷轴置于纺丝溶剂/水溶液中；

B、将卷轴上的凝胶纤维缠绕在收集器上，保持张力；然后将收集器上的凝胶纤维浸入水浴中，将纺丝溶剂萃取出来；

C、最后，将去除纺丝溶剂后获得的前驱体纤维，即缠绕在收集器上的完成萃取的凝胶纤维在对流空气中干燥，随后对前驱体纤维进行热拉伸，得到超高强度聚甲醛纤维。

所述的步骤A中的纺丝原液通过在聚甲醛熔体中添加纺丝溶剂均匀混合后获得，纺丝溶剂的质量占纺丝原液质量的65～90％，纺丝溶剂为己内酰胺及其类似物；

聚甲醛熔体是在180～250℃下将聚甲醛颗粒熔融密炼，并搅拌5～15分钟获得。

所述的步骤A中的纺丝原液在凝固浴中冷却温度为170～190℃，时间3～5分钟。