一种含氟聚合物复合纤维的制备方法技术

本发明专利技术提出了一种含氟聚合物复合纤维的制备方法，包括如下步骤：S1、生成热塑性氟塑料粉体颗粒与不可熔融加工的PTFE粉体颗粒的水分散体系；S2、将S1中所得分散体系与含有基体聚合物的基体聚合物溶液混合；S3、将分散体系挤压进凝固浴以形成纤维中间体结构；S4、烧结纤维中间体结构以使基体聚合物分解并使PTFE粉体颗粒与热塑性氟塑料粉体颗粒结合成混合纤维；所述基体聚合物包括甲基纤维素，羟乙基纤维素，甲基羟丙基纤维素，羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、乙基纤维素和羧甲基纤维素之中的一种或多种。本发明专利技术通过使用简单的水溶液方法配合氟塑料粉体，生产过程污染小，后处理简单。产品为复合含氟纤维，可形成核壳等特殊结构，提升纤维的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种含氟聚合物复合纤维的制备方法
本专利技术涉及复合纤维领域，尤其涉及一种含氟聚合物复合纤维的制备方法。
技术介绍
分散纺丝或湿聚四氟乙烯(PTFE)纱通常通过形成含有聚四氟乙烯颗粒的水性分散体和纤维素醚基体聚合物溶液的纺纱混合物来生产。然后以相对较低的压力通过孔口将所述纺丝混合物挤压进通常含有硫酸的凝固溶液，以使基体聚合物凝结并形成纤维中间体结构。该纤维中间体结构经洗涤不含酸和盐后，就通过一系列加热辊使纤维结构干燥，并将聚四氟乙烯颗粒烧结成连续的聚四氟乙烯长丝。烧结中间体聚四氟乙烯纤维结构使结构中的聚四氟乙烯颗粒聚结缠结，形成连续的聚四氟乙烯长丝纤维。统方法只能生产单一的聚四氟乙烯纤维，无法形成性能更加优异的复合纤维结构。同时，传统方法生产中涉及到硫酸等危险化学溶剂，其处理较为困难。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本专利技术提出了一种含氟聚合物复合纤维的制备方法，处理传统方法生产中涉及到硫酸等危险化学溶剂的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种含氟聚合物复合纤维的制备方法，包括如下步骤：S1、生成热塑性氟塑料粉体颗粒与不可熔融加工的PTFE粉体颗粒的水分散体系；S2、将S1中所得分散体系与含有基体聚合物的基体聚合物溶液混合；S3、将S2中所得分散体系挤压进凝固浴以形成纤维中间体结构；S4、烧结S3中所得纤维中间体结构以使基体聚合物分解并使PTFE粉体颗粒与热塑性氟塑料粉体颗粒结合成混合纤维；<br>所述S1中包括75％～80％PTFE和20％～25％热塑性氟塑料；所述基体聚合物包括甲基纤维素，羟乙基纤维素，甲基羟丙基纤维素，羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、乙基纤维素和羧甲基纤维素之中的一种或多种。进一步地，所述S1中PTFE粉体颗粒与热塑性氟塑料粉体颗粒的比例为4:1。进一步地，所述PTFE粉体颗粒与热塑性氟塑料粉体颗粒的粒径均小于500nm。进一步地，所述PTFE颗粒标准比重为2.10～2.30。进一步地，所述热塑性氟塑料为PVDF、FEP、PFA、ETFE、PCTFF中一种或多种进一步地，所述纤维中间体结构还包括纤维素醚，所述纤维素醚质量为基体聚合物质量的5～20倍。进一步地，所述含氟聚合物复合纤维具备两个熔点，且所述的含氟聚合物纤维其断裂伸长率约为60％。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：通过使用简单的水溶液方法配合氟塑料粉体，生产过程污染很小，后处理简单。产品为复合含氟纤维，可形成核壳等特殊结构，提升纤维的力学性能。具体实施方式容易理解，根据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本专利技术的全部或者视为对本专利技术技术方案的限定或限制。一种制备含氟聚合物复合纤维，包括不可熔融加工的PTFE粉体颗粒、可塑性氟塑料粉体颗粒与一种基体聚合物溶液的分散体系。该含氟聚合物纤维是通过生成热塑性氟塑料粉体颗粒与不可熔融加工的PTFE粉体颗粒的水分散体系来制备的，再将该分散体系与含有某种基体聚合物的基体聚合物溶液混合，再将其挤压进0.1-3mol/L离子浓度的凝固浴以形成一种纤维中间体结构。之后，该纤维中间体结构被烧结以使基体聚合物分解并将PTFE粉体颗粒与热塑性氟塑料粉体颗粒结合形成混合纤维。将热塑性氟塑料加入到基体纺丝的PTFE纤维中，可以得到真正具有PTFE典型热性能的(最高连续使用温度)的双组分含氟聚合物纤维。此外，在纤维基体中加入热塑性氟塑料可为纤维提供一种熔点较低的成分。与100％PTFE相比，当这种熔点较低的成分在纤维结构中时，通过控制低温和低压力条件下可以获得纤维的壳核结构。本专利技术中的分散体系中用到的聚四氟乙烯颗粒是一种不可熔融加工的PTFE颗粒，包括不可熔融加工的改性聚四氟乙烯。聚四氟乙烯(PTFE)是指自行聚合的四氟乙烯，不含任何重要的共聚单体。改性聚四氟乙烯是指四氟乙烯与少量共聚单体的共聚物，且他们形成的共聚物的熔点没有大大低于聚四氟乙烯的熔点。此种共聚单体的质量分数最好小于1％。改性聚四氟乙烯含有少量的共聚单体改良剂，其提高了产品的成膜能力，如全氟脲，特别是六氟丙烯(HFP)或全氟(烷基乙烯基)醚(PAVE)，其中烷基含1-5个碳原子，全氟(乙基乙烯基)醚(PEVE)和全氟(丙基乙烯基)醚(PPVE)是首选。三氟氯乙烯(CTFE)，全氟丁基乙烯(PFBE)等其他单体也包括在内。聚四氟乙烯通常具有至少1x109Pa*s的熔体蠕变粘度。当分离和干燥时，本专利技术中使用的分散体中的树脂是不可熔融加工的。如此高的熔体粘度表明聚四氟乙烯在熔体状态下不流动，因此不可熔融加工。聚四氟乙烯颗粒的标准比重小于2.30，通常从约2.10到约2.30，最好小于2.20。标准比重通常与聚四氟乙烯或改性聚四氟乙烯的分子量成反比。分散液中用到的含氟聚合物颗粒的平均粒径最好在约150纳米至约500纳米间，在180纳米到320纳米间更好。本专利技术的分散液中使用的热塑性含氟聚合物颗粒为PVDF、FEP、PFA、ETFE、PCTFF中的至少一种，所述的PVDF为聚偏二氟乙烯；所述的FEP为全氟乙烯丙烯共聚物；所述的PFA为聚全氟烷氧基树脂；所述的ETFE为乙烯-四氟乙烯共聚物；所述的PCTFF为聚三氟氯乙烯。本专利技术提供了一种复合氟纤维前驱体，该前驱体可用于一种不可熔融加工的含氟聚合物的分散纤维，该含氟聚合物由一种基体聚合物溶液和热塑性氟树脂颗粒、不可熔融加工的PTFE颗粒的水分散体系组成。该PTFE颗粒的标准比重小于2.30，一般从2.10至2.30不等。在首选的实施例中，不可熔融加工的聚四氟乙烯颗粒的标准比重小于2.25为更优选择。热塑性氟树脂颗粒与PTFE颗粒的水分散体系是通过将聚四氟乙烯分散液倒入容器中并加入热塑性氟树脂分散液来制备的。分散液在容器中以缓慢搅拌的方式机械混合大约一小时以避免剪切。混合后的分散体系被装入到存储容器中并放在真空条件下。水分散体包括75％质量分数的PTFE和25％质量分数的热塑性氟树脂。本专利技术实施中使用的基体聚合物可以是只含有氢、碳、氧和氮的可溶于水的且可能因盐或pH值变化凝结或沉淀的聚合物。纤维素醚类聚合物是首选，因为这些聚合物不熔化或软化点低于大多数含氟烯烃聚合物熔融、聚合物分解成含碳物质的温度范围。这样的纤维素聚合物包括甲基纤维素，羟乙基纤维素，甲基羟丙基纤维素，羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、乙基纤维素和羧甲基纤维素等。本专利技术中优选用作基质的纤维素醚聚合物应取代度均匀，易溶于强碱氢氧化物，但不溶于接近中性pH的水中。所谓接近中性pH的水是指pH值在6到8之间的水。此外，本专利技术实际实施中使用的基体聚合物没有软化点或熔点。这些聚合物的分解温度接近纤维烧结温度，能提供必要的拉伸强度直到含氟聚合物颗粒聚结成含氟聚合物结构，该结构提供必要的抗拉强度。为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含氟聚合物复合纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、生成热塑性氟塑料粉体颗粒与不可熔融加工的PTFE粉体颗粒的水分散体系；/nS2、将S1中所得分散体系与含有基体聚合物的基体聚合物溶液混合；/nS3、将S2中所得分散体系挤压进凝固浴以形成纤维中间体结构；/nS4、烧结S3中所得纤维中间体结构以使基体聚合物分解并使PTFE粉体颗粒与热塑性氟塑料粉体颗粒结合成混合纤维；/n所述S1中包括75％～80％PTFE和20％～25％热塑性氟塑料；所述基体聚合物包括甲基纤维素，羟乙基纤维素，甲基羟丙基纤维素，羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、乙基纤维素和羧甲基纤维素之中的一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种含氟聚合物复合纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、生成热塑性氟塑料粉体颗粒与不可熔融加工的PTFE粉体颗粒的水分散体系；
S2、将S1中所得分散体系与含有基体聚合物的基体聚合物溶液混合；
S3、将S2中所得分散体系挤压进凝固浴以形成纤维中间体结构；
S4、烧结S3中所得纤维中间体结构以使基体聚合物分解并使PTFE粉体颗粒与热塑性氟塑料粉体颗粒结合成混合纤维；
所述S1中包括75％～80％PTFE和20％～25％热塑性氟塑料；所述基体聚合物包括甲基纤维素，羟乙基纤维素，甲基羟丙基纤维素，羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、乙基纤维素和羧甲基纤维素之中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的含氟聚合物复合纤维的制备方法，其特征在于，所述S1中PTFE粉体颗粒与热塑性氟塑料粉体颗粒的比例为4:1。

【专利技术属性】
技术研发人员：罗少川，乔羽，
申请(专利权)人：江苏川羽高分子材料科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32