一种制备聚醚砜纤维的设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种制备聚醚砜纤维的设备，涉及树脂纺丝领域。本实用新型专利技术所述的一种制备聚醚砜纤维的设备，其包括熔融设备和纺丝组件，其中熔融设备为双螺杆挤出机３；其中纺丝组件为耐高温纺丝组件４，包括过滤件、计量件、分配装置及喷丝板。由本实用新型专利技术的设备其所制备的聚醚砜单纤维的细度为０．３～３０ｄｔ，该设备使用工艺简单，易于操作，适合推广。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种制备纤维材料的设备，进一步地说，是涉及一种制备聚醚砜纤维的设备。
技术介绍
聚醚砜树脂(polyether sulfone，PES)是非结晶性、琥珀色、透明的均聚物，具有综合的优异性能。聚醚砜的结构单元为 PES树脂是一种具有优异阻燃性的耐热性特种高分子材料。它的耐热性突出，热变形温度为200～220℃，可在180～200℃长期使用。高温下抗蠕变性能好，在150℃、19.99MPa的应力作用下，其应变只有2.55％，在180℃以下的温度范围内其抗蠕变性是热塑性树脂中最优异的一种。在温度急剧变化的环境中仍能保持性能稳定等突出优点。制品透明，尺寸稳定，可耐150～160℃的热水或蒸气，其模量在100～200℃几乎不变，特别在100℃以上比任何一种热塑性树脂都好。耐老化性能也优异，在180℃使用寿命可达20年。PES树脂极限氧指数为38，具有自熄性，不添加任何阻燃剂即有优异的阻燃性。其耐化学药品性能好，除可耐稀硫酸、稀硝酸、浓、稀盐酸外，还可耐50％NaOH、50％KOH、液氨和氨水等无机酸碱，耐有机试剂的能力也优于一般工程塑料，如可耐各种烷烃、石油制品、醇类、苯、乙酸、氯仿和四氯化碳等。耐蒸汽和过热水(150～160℃)性能也极好，可经过多次蒸汽消毒。可化学镀镍和镀铜。耐r射线辐射性能也好。但耐紫外线性能差。在卫生标准方面，被美国FDA认可，也符合日本厚生省第434号和178号公告的要求。力学性能和电性能优良，其典型的物化性能为相对密度1.37，拉伸强度84MPa，弯曲强度12.4MPa，悬臂梁冲击强度(缺口)85.3J/m，洛氏硬度M88，吸水率(24h)0.43％，热变形温度(1.82MPa)203℃，相对介电常数3.5，体积电阻率1017～1018Ω·cm3。特种工程塑料聚醚砜在耐热性、耐化学药品性和机械性能等方面都是非常优越的，而且它是热塑性树脂，成型加工性好，故在有高性能、高可靠性要求的领域中的需求在不断增长。PES的主要应用领域有电器、电子，机械领域，汽车领域，热水领域，医疗器具、食品加工机械领域，膜分离领域。目前PES树脂的制品仅限于特种(耐热型)工程塑料、涂料和滤膜。其工程塑料可用注射、挤出、模压、真空成型等方法加工，涂料和滤膜的加工则需配成溶液。类似纤维的品种只有尚处于实验阶段的超滤用的中空PES纤维，它是由溶液纺丝法湿法成型制成的直径(1mm左右)远大于普通纤维(直径为10～30μm)的过滤材料，其加工工艺与性能要求与普通纤维并不完全相同。国外关于聚醚砜熔纺的报道只有一篇，其中研究了在PES中加入小于1％的不相容添加剂，PES才可稳定纺丝，所得纤维强度为2.1CN/dtex。国内关于聚醚砜熔融纺丝的研究报道也极少，只有天津纺院在熔融指数仪上作过实验研究。(《聚醚砜纤维研制》，于建明等，天津纺织工学院院报，1996，15②14～17)目前熔融法纺制聚醚砜纤维的困难主要在于1、聚醚砜树脂加工温度高。而目前使用的纺丝用的单螺杆挤出机及配套纺丝组件的使用温度限制在350℃以下，而PES的加工温度为330～370℃，熔融纺丝温度则更高，需在340～380℃。2、熔体粘度大。PES加热熔融后，粘度较大，有熔体破裂倾向，可纺性差。而且通过提高纺丝温度来降低熔体粘度的方法由于热分解的存在而难以实现。3.在纺丝工艺常用的熔融设备—单螺杆挤出机中进料困难。PES为无定型高分子材料，无熔点，在一个较宽的温度范围内发生软化。因此在达到充分熔融的条件下易发生环结阻料。
技术实现思路
针对以上现有技术中存在的问题，本技术旨在提供一种制备高性能聚醚砜纤维的设备。传统的树脂纤维熔融纺丝法是将含水率达到纺丝要求的树脂用单螺杆挤出机加热熔融，经纺丝组件(包括过滤、计量、分配装置及喷丝板)以熔体细流的形式流出，再经冷却固化，形成纤维。在本技术中，为了使PES树脂能顺利纺成纤维，需将含水率达到普通纺丝工艺要求的PES树脂用双螺杆挤出机加热熔融，再经耐高温的纺丝组件以熔体细流的形式流出，经冷却固化，形成纤维。本技术所述的一种制备聚醚砜纤维的设备，其包括熔融设备和纺丝组件，其中熔融设备为双螺杆挤出机。选用双螺杆挤出机是因为用双螺杆挤出机熔融挤出可对树脂提供较大的熔体压力，产生较大的剪切速率，从而在一定程度上降低PES熔体粘度，提高其可纺性。另外，双螺杆机挤出机不同于单螺杆挤出机，它有自清洁作用，为强制进料，不会发生环结阻料，从而解决了PES这种无定型高分子材料在熔融设备中进料困难的问题。在本技术中所用的双螺杆挤出机可选用现有技术中所用的各种双螺杆挤出机。以上所述的制备聚醚砜纤维的设备，其中纺丝组件为耐高温纺丝组件，包括通常组件中的过滤件、计量件、分配装置及喷丝板，其耐温温度至少达到400℃。本技术的制备聚醚砜纤维的设备用于制备聚醚砜纤维时具体包括以下步骤①将聚醚砜树脂干燥； ②将以上聚醚砜树脂用双螺杆挤出机在330～390℃、优选为350～370℃的温度下加热熔融，再经耐温性至少为400℃的纺丝组件熔融纺丝，熔融纺丝温度为340～400℃，优选为350～370℃。将上述纺出的丝按常规方法冷却固化后，经通常的卷绕机卷绕成形；平衡一段时间后，以平行牵伸机进行牵伸制得最终的本技术所述的聚醚砜纤维。上述聚醚砜纤维的制备中，熔融挤出和纺丝的温度是根据聚醚砜树脂的熔融加工温度范围而定。其中纺丝组件的结构为通用的组件结构，一般包括计量泵、过滤网、喷丝板等。在本技术中纺丝组件选用耐温温度至少为400℃的材料制成。可采用的材料包括耐温金属材料、耐温非金属材料等，范围非常广泛。考虑到成本和材料获得的难易程度等因素一般可由不锈钢(1Gr18Ni9Ti)制作，也可由高强钢(40Gr)制作。本技术的设备克服了现有技术中制备聚醚砜纤维困难的问题，成功制备出性能优良的聚醚砜纤维，且使用工艺简单，易于操作，适合推广。其所制备的聚醚砜单纤维的细度为0.3～30dt，优选为1.5～10dt。此处纤维细度即纤度，标准单位为dt(分特)，为10000米该纤维的克数。以上所述的聚醚砜纤维，其由制备的纯聚醚砜织物的极限氧指数(LOI)大于等于30，优选为大于等于36。附图说明附图1是传统的树脂纤维熔融纺丝设备的示意图。附图2为在本技术的制备聚醚砜纤维的熔融纺丝设备示意图。具体实施方式下面结合实施例进一步描述本技术。本技术的范围不受这些实施例的限制，本技术的范围在权利要求书中提出。图1所示是将含水率达到纺丝要求的树脂用单螺杆挤出机1加热熔融，经纺丝组件2(包括过滤、计量、分配装置及喷丝板)以熔体细流的形式流出再经冷却固化，形成纤维。图2所示为了使PES树脂能顺利纺成纤维，需将含水率达到普通纺丝工艺要求的PES树脂用双螺杆挤出机3加热熔融，再经耐高温的纺丝组件4以熔体细流的形式流出，经冷却固化，形成纤维。实施例1以德国巴斯夫(BASF)公司生产的聚醚砜(E1010)为原料经真空干燥器干燥后(含水率＜100ppm)，采用同向双螺杆挤出机组(如图2之3，南京杰恩特公司生产的SHJ-18型)熔融挤出，熔融挤出温度在330-360℃(一段330℃，二段340℃，三段340℃，四段340℃，五段360℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备聚醚砜纤维的设备，其包括熔融设备和纺丝组件，其特征在于所述熔融设备为双螺杆挤出机（３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张天骄，邹黎光，张丽娜，包建文，张毅，
申请(专利权)人：北京服装学院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]