一种复合抗氧剂梯度分散的聚苯硫醚复合熔纺纤维及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种复合抗氧剂梯度分散的聚苯硫醚复合熔纺纤维及其制备方法，石墨烯与耐高温抗氧剂利用化学接枝复合制备复合抗氧剂、复合抗氧剂在PPS基体中通过熔融插层共混实现剥离分散，利用皮芯型复合纺丝组件制备复合抗氧剂含量梯度分散的复合熔纺纤维。与现有技术相比，本发明专利技术中的复合抗氧剂具有优异的热稳定性，能在聚苯硫醚纤维基体中实现均匀分散，复合抗氧剂中石墨烯纳米片层的屏蔽阻隔作用和抗氧剂捕捉自由基的作用之间的协同效应，可进一步提升抗氧化效果；针对聚苯硫醚纤维氧化程度由表及里呈现由深到浅，复合抗氧剂的梯度分散可实现复合抗氧剂的高效利用，本发明专利技术的加工工艺简单，成本低廉，并能显著提升聚苯硫醚纤维的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种复合抗氧剂梯度分散的聚苯硫醚复合熔纺纤维及其制备方法
本专利技术属于高性能特种纤维材料领域，具体涉及一种复合抗氧剂梯度分散的聚苯硫醚复合熔纺纤维及其制备方法。
技术介绍
聚苯硫醚(PPS)纤维具有良好的耐化学腐蚀性、热稳定性、阻燃性、尺寸稳定性和良好的加工性能，由PPS纤维制备的滤袋已广泛应用于燃煤电厂、钢铁和水泥等高温烟气过滤领域。但PPS因自身结构特点，导致PPS纤维存在一定的缺陷。在高温含氧条件下，PPS大分子链上的C-S键易氧化断裂和氧化交联，造成PPS纤维结构受损和性能下降，从而导致PPS纤维和纤维制品使用寿命缩短。因此，对PPS纤维进行抗氧化改性，实现抗氧剂的高效利用和改善PPS纤维的抗氧化性能，提高PPS纤维及纤维制品的性能和使用寿命，是PPS纤维领域亟待解决的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种复合抗氧剂梯度分散的聚苯硫醚复合熔纺纤维的制备方法，石墨烯与耐高温抗氧剂利用化学接枝复合制备复合抗氧剂、复合抗氧剂在PPS基体中通过熔融插层共混实现剥离分散，利用皮芯型复合纺丝组件制备复合抗氧剂含量梯度分散的复合熔纺纤维。本专利技术制备的复合抗氧剂梯度分散的聚苯硫醚复合熔纺纤维在200℃下处理360h，断裂强度保持率可达90％以上。本专利技术另一目的在于提供一种复合抗氧剂梯度分散的聚苯硫醚复合熔纺纤维。本专利技术具体技术方案如下：一种复合抗氧剂梯度分散的聚苯硫醚复合熔纺纤维的制备方法，包括以下步骤：1)将氧化石墨烯与乙醇水溶液混匀得到分散液；将耐高温抗氧剂的乙醇溶液滴加到分散液中，搅拌反应，冷却、离心，洗涤，真空冷冻干燥，研磨得到复合抗氧剂；2)将步骤1)制备的复合抗氧剂和聚苯硫醚树脂颗粒共混造粒，得到不同复合抗氧剂含量的聚苯硫醚/复合抗氧剂母粒；3)将不同复合抗氧剂含量的聚苯硫醚/复合抗氧剂母粒经螺杆挤出机熔融得到纺丝熔体，通过多组分复合纺丝设备进行纺丝，纺丝熔体经过皮芯型复合喷丝板喷出形成丝条，丝条经过冷却、牵伸和卷绕后，得到复合抗氧剂梯度分散的聚苯硫醚复合熔纺纤维。步骤1)所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:1-4:1；步骤1)中氧化石墨烯与乙醇水溶液经搅拌和超声分散混合制得分散液，使用乙醇水溶液是为了使氧化石墨烯在溶液中更快更好地均匀分散，单纯使用水溶液分散时间较长。步骤1)所述氧化石墨烯与乙醇水溶液搅拌和超声分散混合是指在50～70℃下搅拌2～3小时，再在室温下超声分散1～3小时；步骤1)中，所述分散液中氧化石墨烯质量分数1％～5％。步骤1)中，将耐高温抗氧剂溶解于乙醇中，制得耐高温抗氧剂的乙醇溶液；步骤1)所述耐高温抗氧剂为抗氧剂GA-80或抗氧剂Revonox608。步骤1)所述耐高温抗氧剂的用量为2～4倍于氧化石墨烯的质量。步骤1)所述耐高温抗氧剂的乙醇溶液的质量分数为2％～20％。步骤1)中，将耐高温抗氧剂的乙醇溶液滴加到分散液中具体为：0.5～2h内逐滴滴加到氧化石墨烯分散液中。进一步的，步骤1)中，所述耐高温抗氧剂的乙醇溶液和分散液温度相同，优选为，2种溶液温度为50℃～70℃。步骤1)所述搅拌反应是指50℃～70℃条件下反应4～8h；搅拌速度为400～800rpm。步骤1)所述冷却是指冷却至室温。步骤1)中所述离心，离心转速为4000～8000rpm，时间为15～30min。步骤1)中所述清洗是指利用乙醇清洗。步骤1)所述真空冷冻干燥时间为10～18h，温度为-30～-55℃。此步骤是去除复合抗氧机中的水分，避免熔融共混过程中水分气化造成结构缺陷。步骤1)所述研磨，研磨后过200～500目筛，研磨的目的是在干燥过程中复合抗氧剂会凝聚成团，颗粒很大，难以在树脂中均匀分散，因此需进行研磨，将颗粒尺寸变小。步骤1)中，真空冷冻干燥和研磨的目的是去除复合抗氧剂中的水分和减小复合抗氧剂颗粒尺寸，为聚苯硫醚树脂和复合抗氧剂熔融共混做准备，可避免熔融共混过程中水分气化引起的结构缺陷和实现复合抗氧剂的均匀分散，保证熔融共混过程的顺利进行。步骤2)中聚苯硫醚树脂颗粒使用前真空干燥。步骤2)具体为：步骤1)制备的复合抗氧剂和真空干燥后的聚苯硫醚树脂颗粒先利用球磨仪机械共混，再将混合好后的共混物投入双螺杆挤出机熔融共混，经高温熔融、螺杆剪切挤出、切粒后得到不同复合抗氧剂含量的聚苯硫醚/复合抗氧剂母粒；步骤2)所述复合抗氧剂和聚苯硫醚树脂颗粒先利用球磨仪机械共混，时间为0.5～2h。步骤2)所述双螺杆挤出机熔融共混过程中，料斗温度为50～70℃，从喂料口到出料口的温度为280～320℃，共混时间为4～10min，螺杆转速为30～60rpm。步骤2)中，通过控制述复合抗氧剂和聚苯硫醚树脂颗粒的用量比不同，得到不同复合抗氧剂含量的聚苯硫醚/复合抗氧剂母粒，复合抗氧剂的质量百分含量为0％～3％。步骤3)中，优选的为：将两种不同复合抗氧剂含量的聚苯硫醚/复合抗氧剂母粒真空干燥处理后，经螺杆挤出机熔融得到纺丝熔体，两种纺丝熔体分别通过各自对应的管道进入双组份复合纺丝组件进行纺丝，两种纺丝熔体经过皮芯型复合喷丝板喷出形成丝条，丝条经过冷却、牵伸和卷绕后，得到复合抗氧剂梯度分散的聚苯硫醚复合熔纺纤维；所述的聚苯硫醚复合熔纺纤维中两种组分同心圆形排列，复合抗氧剂含量高的为皮层，复合抗氧剂的质量百分含量为0.5～3％，复合抗氧剂含量低的为芯层复合抗氧剂的质量百分含量为0～2％。步骤3)所述真空干燥处理是指在110～140℃真空环境中干燥8～12h。步骤3)所述皮层和芯层的质量比为15:85～85:15。步骤3)所述螺杆挤出机的螺杆温度为275～300℃。步骤3)所述双组份复合纺丝组件的纺丝箱温度为275～305℃，喷丝板温度为280～310℃。步骤3)所述丝条经过冷却、牵伸和卷绕是指丝条经过温度为25～30℃、相对湿度35～50％的冷却风冷却，在油浴槽中牵伸，油浴温度65～95℃，牵伸倍数3.0～5.0倍，纺丝速度100～250m/min。一种复合抗氧剂梯度分散的聚苯硫醚复合熔纺纤维，采用上述方法制备得到含有复合抗氧剂和热塑性树脂聚苯硫醚，复合抗氧剂在纤维中所占的重量百分比为0.075％～2.85％。所述的复合抗氧剂是氧化石墨烯化学接枝耐高温抗氧剂制备获得，耐高温抗氧剂是抗氧剂GA-80或抗氧剂Revonox608。所述的复合抗氧剂梯度分散的聚苯硫醚复合熔纺纤维为双组份，复合抗氧剂含量高的聚苯硫醚为皮层，复合抗氧剂的质量百分含量为0.5～3％，复合抗氧剂含量低的为芯层，复合抗氧剂的质量百分含量为0～2％；芯层的复合抗氧剂含量根据皮层的含量确定，皮层重量百分比为15～85％，芯层重量百分比为85～15％。上述与现有技术相比，本专利技术采用复合抗氧剂代替传统的纳米粒子或有机抗氧剂或纤维表面涂覆的方式提高聚苯硫醚纤维的抗氧化性能，同时通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合抗氧剂梯度分散的聚苯硫醚复合熔纺纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：/n1)将氧化石墨烯与乙醇水溶液搅拌混匀得到分散液；将耐高温抗氧剂的乙醇溶液滴加到分散液中，搅拌反应，冷却、离心，洗涤，真空冷冻干燥，研磨得到复合抗氧剂；/n2)将步骤1)制备的复合抗氧剂和聚苯硫醚树脂颗粒共混造粒，得到不同复合抗氧剂含量的聚苯硫醚/复合抗氧剂母粒；/n3)将不同复合抗氧剂含量的聚苯硫醚/复合抗氧剂母粒经螺杆挤出机熔融得到纺丝熔体，通过多组分复合纺丝设备进行纺丝，纺丝熔体经过皮芯型复合喷丝板喷出形成丝条，丝条经过冷却、牵伸和卷绕后，得到复合抗氧剂梯度分散的聚苯硫醚复合熔纺纤维。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合抗氧剂梯度分散的聚苯硫醚复合熔纺纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1)将氧化石墨烯与乙醇水溶液搅拌混匀得到分散液；将耐高温抗氧剂的乙醇溶液滴加到分散液中，搅拌反应，冷却、离心，洗涤，真空冷冻干燥，研磨得到复合抗氧剂；
2)将步骤1)制备的复合抗氧剂和聚苯硫醚树脂颗粒共混造粒，得到不同复合抗氧剂含量的聚苯硫醚/复合抗氧剂母粒；
3)将不同复合抗氧剂含量的聚苯硫醚/复合抗氧剂母粒经螺杆挤出机熔融得到纺丝熔体，通过多组分复合纺丝设备进行纺丝，纺丝熔体经过皮芯型复合喷丝板喷出形成丝条，丝条经过冷却、牵伸和卷绕后，得到复合抗氧剂梯度分散的聚苯硫醚复合熔纺纤维。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，分散液质量分数1％～5％。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述耐高温抗氧剂为抗氧剂GA-80或抗氧剂Revonox608。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述耐高温抗氧剂的用量为2～4倍于氧化石墨烯的质量。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述搅拌反应是指50～70℃条件下反应4～8h；搅拌速度为400～8...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢剑，徐珍珍，倪慶清，李鹏磊，李莹昕，李德燕，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34