聚苯硫醚纤维表面覆盖硅涂层的工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种聚苯硫醚纤维表面覆盖硅涂层的工艺方法，采用硫化钠与对二氯苯为原料合成后经熔融纺丝纺织得到的聚苯硫醚纤维原丝；纤维原丝进行热牵伸处理成成品纤维；所述聚苯硫醚成品纤维用含有苯酚硅酮树脂、羟基－聚硅氧烷树脂、聚对苯二甲酰对苯二胺中至少之一的成膜物质溶液预涂敷后，在温度为２０－３６０℃常压空气或氮气保护的条件下热处理得到涂敷厚度为１－１００微米硅涂层的聚苯硫醚纤维产品，所得聚苯硫醚复合纤维尤其适合作为专业用于火力发电、垃圾焚烧炉、化工过滤等专业过滤材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于特种纤维的生产、应用领域。
技术介绍
高性能聚苯硫醚具有优异得耐化学药品性和高温下的热稳定性， 并具有阻燃、绝缘、耐辐射和良好的机械性能。为扩大该材料的使用 范围，各国的研究者们一直在寻找使之纤维化使用的新方法。PPS纤维耐化学稳定性好，它在极其恶劣的条件下仍能保持其原有的性能，具有突出的化学稳定性，仅次于聚四氟乙烯纤维。在 高温下，放置在不同的无机试剂中一周后能保持原有的抗拉强度。它还具有很好的耐有机溶剂的性能，除了 93'C的甲苯对它的强度略 有影响外，在四氯化碳、氯仿等有机溶剂中，即使在沸点下放置一 周后其强度仍不会发生变化，温度为93i:的甲酸、醋酸对它的强度 也没有影响。由聚苯硫醚纤维制成的非织造布过滤织物在93。C的 50%硫酸中具有良好的耐蚀性，强度保持率无显著影响。在93'C、 10%氢氧化钠溶液中放置二周后，其强度也没有明显的变化。PPS纤维热稳定性优良，它具有出色的耐高温性，熔点达285°C ， 高于目前工业化生产的其他熔纺纤维，因此尺寸稳定。其极限氧指 数可达35%— 45%,在正常的大气条件下不会燃烧。聚苯硫醚纤 维的耐热性还表现在它在20(TC时的强度保持率为60%， 250TC时约为40%。在25(TC以下时，其断裂伸长基本保持不变。若将其 复丝置于20(TC的高温炉中，54天后断裂强度基本保持不变，断裂 伸长降至初始断裂伸长的50%;在26(TC下经48小时后，仍能保 持纤维初始强度的60%，断裂伸长降至初始断裂伸长的50%。出 此之外，PPS纤维具有优良的纺织加工性能，可以加工成各种规格、 各种形状的纤维制品。但是在某些极端场合，对纤维的高温强度保持率有更高的要 求，例如在温度较高时会出现因聚苯硫醚纤维玻璃化和达到聚苯硫 醚熔点会造成过滤材料软化，从而使过滤材料发生空隙堵塞而降低 生产效率。美国专利US: 6280880中介绍用氮气和氧气作为载体，然后在 其中加入1-5%的氟气，然后在30-38%的氢氧化钾溶液中处理聚苯 硫醚纤维或聚苯硫醚砜纤维，得到纤维表面含氟为0. 01- 0. 2%的经 过处理后的纤维。用该方法处理纤维后只是提高了纤维的耐化学品 的能力，并不会提高纤维的氧指数和耐高温的能力。美国专利US:5030509中介绍了对聚丙烯晴纤维进行表面涂层 的处理方法，经过对该种纤维进行表面涂层处理后，提高纤维的氧 指数和耐高温的能力。、到目前为止，未见具体制造聚本硫醚纤维表面涂层使之提高纤 维高温强度保持率的相关报道。本专利技术的目的是研究一种在聚苯硫醚纤维表面覆盖硅涂层的工 艺方法，解决聚苯硫醚纤维在较高温度下会出现的问题，如其机械性能降低，同时纤维耐高温能力得到提高，可以在较长(200小时以 上，甚至更长的时间)的时间内保持在温度为200-265^的环境中， 其聚苯硫醚纤维力学性能基本保持不变。
技术实现思路
采用硫化钠与对二氯苯为原料合成后经熔融纺丝纺织得到的聚 苯硫醚纤维原丝；纤维原丝进行热牵伸处理成成品纤维；所述聚苯硫 醚成品纤维用含有苯酚硅酮树脂、羟基-聚硅氧烷树脂、聚对苯二甲 酰对苯二胺中至少之一的成膜物质溶液预涂敷后，在温度为20-360QC 常压空气或氮气保护的条件下热处理得到涂敷厚度为1-100微米硅涂 层的聚苯硫醚纤维产品。在专利技术中使用的成膜工艺是把聚苯硫醚成品纤维从3个或5个 长3-6m装有成膜物质的溶液槽中以0.1-0.6m/min的速度浸渍纤维， 从而使纤维通过3个或5个溶液槽的时间不低15分钟(min)，然后 将浸渍有成膜物质的聚苯硫醚纤维在20-600QC的温度下进行热处理， 此时的处理时间不超过60min，同时不低于10秒(s)，经过这样的 处理就得到了在聚苯硫醚纤维表面涂覆有硅涂层的聚苯硫醚纤维。本专利技术的热处理器是圆柱形或平板形的电加热器，根据涂层的需 要可以串联多台加热器。以保证聚苯硫醚纤维在加热器里的处理时 间。经过这样处理后的聚苯硫醚纤维经过检验其耐高温的程度提高 了很多，在200-26(TC的高温下，使用200小时后，其纤维强度保持 率在90%左右，其氧指数可达50或更高。在这里值得一提的是有机硅聚合物，在温度为30(TC时热处理时 间不能够高于30min，当温度越高处理时间肯定会降低很多，但是会 造成聚苯硫醚纤维有一定程度的断裂，因此掌握适当的温度和恰当的 时间是非常重要的。本专利技术所述的聚酰胺溶液，包括二胺成分结构，如聚对苯二甲 酰对苯二胺。聚苯硫醚纤维浸渍后，洗涤中和出去酸性溶剂，然后再 200-600GC的温度下热处理纤维，在聚苯硫醚纤维表面形成一层高致 密度的膜。本专利技术采用浸渍或湿-喷涂的方法，使有能力构成膜的物质构成 无机或聚有机硅氧垸膜，随后在聚苯硫醚纤维进行热处理，或用催化 剂诱变发生反应，或使之发生交联，形成一层高致密度的有机或无机 化合物硅薄膜，但这里的膜是在热处理的条件下产生的。本专利技术得到的聚苯硫醚纤维的检测方法与一般纤维的检测方法 一致。聚苯硫醚纤维表面的涂层厚度的检测是用单根纤维来测量的。附图说明附图l:是聚苯硫醚纤维浸渍工艺流程附图2:是聚苯硫醚纤维浸渍后的热处理工艺流程附图3:是经过处理后聚苯硫醚纤维的性能特征数据表图一表示的是聚苯硫醚纤维从船形槽的前端(或左端)压辊牵引进入船形槽，在经过船形槽的五根压辊，使纤维能够很好地浸渍在溶液中，然后从船形槽的后端(或右端)出槽，再经过后端的压辊，输送到热处理工序。图二表示的是经过浸渍溶液的聚苯硫醚纤维输入加热的圆柱形 电炉或平板电加热器进行热处理。 具体实施例方式实例1:用甲苯稀释固体含量为0.5%的苯酚硅酮树脂，并加入3.5%的 三甲基-三甲氧基硅烷制成树脂的甲苯溶液，将聚苯硫醚纤维按附图 一的浸渍工艺流程进行浸渍120min，然后通过20C空气干燥，输送 到220QC的圆柱形高温炉中处理60min，这样聚苯硫醚纤维就涂上 了硅酮树脂膜，因此涂抹处理前后聚苯硫醚的结构和性质在附图三的 表中表示出来。实例2:用聚对苯二甲酰对苯二胺树脂加入99.5%的浓硫酸溶液配制成 3.5%的聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的硫酸溶液，采用附图一的工艺 流程浸渍15min，然后用50-80QC的去离子水洗涤聚苯硫醚丝条， 在20^C的空气中干燥，输送到60()GC的圆柱形电加热炉，在氮气的 保护下，热处理15s，这样聚苯硫醚纤维就涂上了聚酰胺树脂膜，因 此涂抹处理前后聚苯硫醚的结构和性质在附图三的表中表示出来。实例3:用异丙醇稀释固体含量为3.5%羟基-聚硅氧烷树脂的溶液，加 入0.5%二甲基-二甲氧基硅垸，用制得的溶液采用附图一的工艺流 程浸渍涂膜15min，先是通过20QC的空气干燥，输送到220QC的 圆柱形高温炉中处理60min，这样聚苯硫醚纤维就涂上了一层二氧化硅膜，因此涂抹处理前后聚苯硫醚的结构和性质在附图三的表中表示 出来。实例4-用甲苯稀释固体含量为3.5%的苯酚硅酮树脂，和加入0.5%的 二甲基-二甲氧基硅烷，并制成树脂溶液，将聚苯硫醚纤维按图一的 浸渍工艺流程进行浸渍15min,然后通过20C空气干燥，输送到 220GC的圆柱形高温炉中处理60min，这样聚苯硫醚纤维就涂上了 硅酮树脂，因此涂抹处理前后聚苯硫醚的结构和性质在附图三的表本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚苯硫醚纤维表面覆盖硅涂层的工艺方法，采用硫化钠与对二氯苯为原料合成后经熔融纺丝纺织得到的聚苯硫醚纤维原丝；纤维原丝进行热牵伸处理成成品纤维；所述聚苯硫醚成品纤维用含有苯酚硅酮树脂、羟基－聚硅氧烷树脂、聚酰胺树脂的聚对苯二甲酰对苯二胺中至少之一的成膜物质溶液预涂敷后，在温度为２０－６００℃常压空气条件下热处理得到涂敷厚度为１－１００微米硅涂层的聚苯硫醚纤维产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文良，余大海，
申请(专利权)人：四川得阳化学有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]