一种利用湿法纺丝制备聚四氟乙烯纤维的方法技术

本公开涉及一种利用湿法纺丝制备聚四氟乙烯纤维的方法，所述方法包括：将聚四氟乙烯纺丝液进行湿法纺丝、凝固，得到初生纤维，初生纤维经过后处理得到聚四氟乙烯纤维；所述纺丝液中还含有M:G为1:(1

【技术实现步骤摘要】
一种利用湿法纺丝制备聚四氟乙烯纤维的方法


[0001]本公开涉及湿法纺丝
，尤其涉及一种利用湿法纺丝制备聚四氟乙烯纤维的方法，特别是一种利用湿法纺丝制备聚四氟乙烯纤维的方法及由其得到的微米级聚四氟乙烯纤维。

技术介绍

[0002]聚四氟乙烯具有突出的化学稳定性、优良的高低温性能及耐腐蚀性，在化工、石油、纺织、电子和机械等工业领域有着广泛应用。同时由于聚四氟乙烯的强疏水性和多孔性能，使其成为制备防水透气纺织纤维的理想材料。
[0003]聚四氟乙烯“不溶不熔”的特性使其加工性能很差，无法通过常规的溶液纺和熔融纺来制成纤维或中空纤维膜。目前载体纺丝是工业生产聚四氟乙烯纤维的主要方法之一，载体纺丝一般是将聚四氟乙烯乳液与粘胶或聚乙烯醇水溶液等载体混合制成纺丝液，纺丝液经纺丝、凝胶、洗涤、干燥、烧结、拉伸后即制得成品聚四氟乙烯纤维。
[0004]CN106669465A公开了一种聚四氟乙烯中空纤维膜，其制备纺丝液后利用静电纺丝、烧结等方法制备了中空纤维膜。目前对于聚四氟乙烯而言，研究其中空纤维膜的制备方法较多，很少有针对如何制备聚四氟乙烯纤维的研究，目前仅有的研究包括如下专利：CN103882541A公开了一种聚四氟乙烯纤维及中空纤维膜及其制备方法和应用，其利用海藻酸盐作为载体，采用干
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湿法纺丝制备了成品聚四氟乙烯纤维或中空纤维膜，然后经过一系列后处理得到成品聚四氟乙烯纤维。该专利申请虽然利用所谓的干
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湿法纺丝制备了聚四氟乙烯纤维，但是其最后的成品纤维直径过大，在1.0mm以上，只能用于纺织业等方向。
[0005]因此，目前急需一种能够制备微米级别的聚四氟乙烯纤维的方法。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本公开提供了一种利用湿法纺丝制备聚四氟乙烯纤维的方法，本公开利用湿法纺丝的方法制备了聚四氟乙烯纤维，初生纤维凝固后不堵塞喷丝孔，且初生纤维之间不粘连，同时在牵伸过程中不易出现断丝的现象，可实现连续纺丝，并且最后能够得到微米级的聚四氟乙烯纤维。
[0007]第一方面，本公开提供了一种利用湿法纺丝制备聚四氟乙烯纤维的方法，所述方法包括：将聚四氟乙烯纺丝液进行湿法纺丝、凝固，得到初生纤维，初生纤维经过后处理得到聚四氟乙烯纤维；
[0008]所述纺丝液中还含有M:G为1:(1
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3)的海藻酸钠。
[0009]作为本公开的一种优选技术方案，所述海藻酸钠的M:G＝1:2。
[0010]在本公开中，纺丝液经喷丝头喷出后，在凝固成型过程中，海藻酸钠与钙离子反应(其实是海藻酸钠中的G单元与钙离子的反应)，在钙离子作用下，G单元相互之间可形成稳定的螯合物，同时分子间作用力得到提升，因此，本公开特异性的采用了M:G≤1的海藻酸钠，海藻酸钠中较多的G单元的空间构象更有利于与钙离子结合，且初生纤维凝固成形后不
堵塞喷丝孔，同时凝固的海藻酸钙/聚四氟乙烯的初生纤维的强度较高，在后续成型或清洗过程中不容易断丝，能够实现连续纺丝，并且能够得到直径较小的纤维。
[0011]作为本公开的一种优选技术方案，在所述纺丝液中，所述海藻酸钠的质量为所述聚四氟乙烯质量的5
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20％，例如6％、8％、10％、12％、15％、18％等。
[0012]作为本公开的一种优选技术方案，所述凝固使用的凝固浴为氯化钙凝固浴，以所述凝固浴的总质量为100％计，所述凝固浴中含有1
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3％的乙醇，优选为1
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2％的乙醇。
[0013]在凝固浴中添加微量的乙醇，可以调控纤维间离子交换速度，改善纤维强度及弹性，使纤维更好凝固成型。
[0014]作为本公开的一种优选技术方案，所述后处理包括分散、干燥、烧结和拉伸。
[0015]本公开所述的后处理步骤包括本领域目前常规的对聚四氟乙烯纤维的后处理，例如，干燥、烧结、拉伸等步骤，同时还添加了“分散”的步骤，将初生纤维进行分散，能够避免出现粘连现象。
[0016]作为本公开的一种优选技术方案，所述分散的方法包括：利用硫酸铝溶液和/或白油对初生纤维进行处理，优选进行浸泡处理。
[0017]本公开发现，利用硫酸铝溶液对初生纤维进行处理，海藻酸钠中羧基与羟基发生酯化反应形成内酯，可以使初生纤维表面的亲水基团减少，能够避免初生纤维的粘连；而利用白油处理初生纤维，能够削弱氢键的影响，因此，本公开提供的分散方法能够使初生纤维之间不粘连，再经过干燥、烧结等工艺，能够得到直径较小的聚四氟乙烯纤维。
[0018]作为本公开的一种优选技术方案，所述硫酸铝溶液的质量浓度为1
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5％，例如2％、3％、4％等。
[0019]作为本公开的一种优选技术方案，所述处理的时间为5
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15min，例如6min、8min、10min、12min、14min等，优选10min。
[0020]作为本公开的一种优选技术方案，所述处理的温度为室温。
[0021]作为本公开的一种优选技术方案，在利用硫酸铝溶液对初生纤维进行处理后，利用乙醇对处理后的初生纤维进行清洗，然后再干燥。
[0022]本公开提供的分散方法利用硫酸铝溶液可以降低海藻酸钠本身的亲水性同时，利用乙醇对其进行清洗，一方面能够除去多余的硫酸铝及去除水分，另一方面，在干燥过程中，乙醇的氢键作用小于水，能够削弱氢键的影响，使处理后的初生纤维更容易分散。
[0023]作为本公开的一种优选技术方案，所述拉伸在室温下进行。
[0024]本公开提供的方法能够在室温下完成拉伸，能够避免拉伸加热容器的使用，降低生产成本。
[0025]作为本公开的一种具体实施方式，所述方法包括如下步骤：
[0026](1)将M:G为1:(1
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3)的海藻酸钠、消泡剂和聚四氟乙烯分散液混合，制备纺丝液；
[0027](2)纺丝液利用湿法纺丝，并在含有1
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2％乙醇的氯化钙凝固浴中成型，得到初生纤维；
[0028](3)初生纤维利用硫酸铝溶液和/或白油进行分散，然后经干燥、烧结和拉伸，得到所述聚四氟乙烯纤维。
[0029]作为本公开的一种优选技术方案，在所述纺丝液中，所述聚四氟乙烯的质量浓度为15
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27％，例如16％、18％、20％、22％、24％、26％等。
[0030]在本公开中，纺丝液中添加的消泡剂为本领域常规的消泡剂，其添加量也为常规的添加量，为聚四氟乙烯质量的0.03
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0.27％。
[0031]作为本公开的一种优选技术方案，所述凝固浴的温度为20
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70℃，例如30℃、40℃、50℃、60℃等。
[0032]作为本公开的一种优选技术方案，所述烧结的温度为340
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400℃，例如350℃、360℃、370℃、380℃、390℃等，烧结时间为1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用湿法纺丝制备聚四氟乙烯纤维的方法，其特征在于，所述方法包括：将聚四氟乙烯纺丝液进行湿法纺丝、凝固，得到初生纤维，初生纤维经过后处理得到聚四氟乙烯纤维；所述纺丝液中还含有M:G为1:(1
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3)的海藻酸钠。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述海藻酸钠的M:G＝1:2；和/或，在所述纺丝液中，所述海藻酸钠的质量为所述聚四氟乙烯质量的5
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20％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述凝固使用的凝固浴为氯化钙凝固浴，以所述凝固浴的总质量为100％计，所述凝固浴中含有1
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3％的乙醇，优选为1
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2％的乙醇。4.根据权利要求1
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3中的任一项所述的方法，其特征在于，所述后处理包括分散、干燥、烧结和拉伸。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述分散的方法包括：利用硫酸铝溶液和/或白油对初生纤维进行处理；优选地，所述硫酸铝溶液的质量浓度为1
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5％；优选地，所述处理的时间为5
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15min；优选地，所述处理的温度为室温；优选地，利用硫酸铝溶液对初生纤维进行处理后，利用乙醇对处理后的初生纤维进行清洗，然后再干燥。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒溪，李小磊，伍德民，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：