一种高强高模细旦化聚芳酯纤维制造技术

本发明专利技术公开了一种高强高模细旦化聚芳酯纤维及其制备方法，所述高强高模细旦化聚芳酯纤维的单丝线密度＜2D，热处理后束丝断裂强度>27cN/dtex，热处理后束丝拉伸模量>800cN/dtex；所述制备方法包括如下步骤：(1)将高分子量聚芳酯树脂进行干燥；(2)将高分子量聚芳酯树脂投入带有氮气保护的双螺杆挤出机下料桶中，向双螺杆中输送树脂，同时投入四种改性硅氧烷；(3)挤出、牵伸、收卷，得细旦化聚芳酯纤维初生丝；(4)将细旦化聚芳酯纤维初生丝进行热处理，得高强高模细旦化聚芳酯纤维。本发明专利技术可实现高强高模细旦化聚芳酯纤维的高效制备，提升了纺丝效率、热处理效率，节省能源，提高了产品多样化，提升了产品物理性能，大大提升了产品的竞争力。品的竞争力。

【技术实现步骤摘要】
一种高强高模细旦化聚芳酯纤维
[0001]本申请为分案申请。母案申请号：202011022132.6，申请日：2020年09月25日，专利技术名称：一种高强高模细旦化聚芳酯纤维及其制备方法。


[0002]本专利技术涉及有机化学
，具体涉及一种高强高模细旦化聚芳酯纤维。

技术介绍

[0003]聚芳酯纤维是一种具有高强高模、耐温高、低吸水性、自阻燃、高耐磨损性、耐化学药剂、耐辐射、尺寸稳定性强等优异综合性能的特种纤维，广泛应用于防弹、防割、防刺、复合增强、线缆绳索等应用领域。纤维的细旦化使其制备的织物结构拥有特定的界面性质，织物中可以形成微穴结构，能够和其他材料相互渗透等，配合高强高模性能，可提升复合材料的综合性能。液晶聚芳酯纤维分子结构的刚性链结构决定了它无法使用热牵伸的手段获得更细的纤维直径，因此，初生纤维的直径就是它最终的直径。而制备更细的液晶聚芳酯纤维一直是国内外的难点问题，市面上流通的Vectran纤维，其单丝线密度为5D，相比其他特种纤维而言，还是偏粗。为了获得纤度较小的液晶聚芳酯纤维，日本可乐丽公司采用了“海岛型”纺丝法，但是此方法工艺比较复杂，成本也高，实用性不强。专利CN200880006177，专利CN201810261002均有提及聚芳酯通过在熔点以上的温度下从喷丝头挤出而纤维化，进而通过热处理提高纤维的物理性能，但均未提及制备高强高模细旦化聚芳酯纤维的方法。
[0004]在“海岛型”细旦化纤维纺丝的方法中，由于在熔融纺丝的阶段需要复杂结构的特殊纺丝喷丝头、需要用于溶出或分割等的特殊工序等，因此在工业生产中存在成本极高的问题。众所周知，聚芳酯熔体在熔点以上清亮点以下处于液晶态，而熔体在喷丝孔出口处基本没有挤出胀大效应，且在喷丝板下10cm左右迅速固化，而用高分子量液晶聚芳酯纺制纤维时由于粘度太大，在进入喷丝孔前其剪切或拉伸作用不够，粘度很大，只能使用孔径较大的喷丝板，保证高温、高压使高粘度熔体能顺利挤出，这就对设备的温度控制精度和设备耐压提高了要求，同时此方法也无法有效实现高喷头拉伸比使纤维纺的更细。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是克服
技术介绍
的技术缺陷，提供一种高强高模细旦化聚芳酯纤维及其制备方法。专利技术解决了高分子量聚芳酯树脂流动性差及纺丝条件苛刻的技术问题，可将高分子量聚芳酯树脂顺利的进行细旦化纺丝，同时不需要对设备提出严苛的要求；本专利技术操作简单，并且可在不改变原有聚芳酯熔融纺丝及热处理设备的情况下实施，具有很高的实际应用价值；通过本专利技术可实现高强高模细旦化聚芳酯纤维的高效制备，提升了纺丝效率、热处理效率，节省能源，提高了产品多样化，提升了产品物理性能，大大提升了产品的竞争力。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]一种高强高模细旦化聚芳酯纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)原料干燥：将原料高分子量聚芳酯树脂进行干燥，以除去水分；所述高分子量聚芳酯树脂的分子量>30w；
[0009](2)熔融共混：将上述干燥后的高分子量聚芳酯树脂投入带有氮气保护的双螺杆挤出机下料桶中，在一定的熔融纺丝温度下，不断向双螺杆中输送树脂；与此同时，用失重秤喂料系统精密的向双螺杆中投入一定比例量的改性硅氧烷；所述改性硅氧烷包括聚羟基甲基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷、羟基聚苯基甲基硅氧烷、聚羟基苯基硅氧烷；各所述改性硅氧烷的投入比例均为所述高分子量聚芳酯树脂投入量的0.3～10mol％；
[0010](3)挤出卷绕：在上述双螺杆纺丝工艺下对纤维进行挤出、高喷头拉伸比牵伸、收卷，得细旦化聚芳酯纤维初生丝；
[0011](4)热处理：将上述细旦化聚芳酯纤维初生丝在最佳热处理温度下进行热处理，得高强高模细旦化聚芳酯纤维。
[0012]优选地，所述步骤(1)中，所述聚芳酯树脂其可以是由以下单体，如对羟基苯甲酸、对苯二酚、对苯二甲酸、间苯二甲酸、6
‑
羟基2
‑
萘甲酸、联苯二甲酸、二羟基联苯、间苯二酚、萘二酚中的两种或多种混合熔融聚合而成。
[0013]优选地，所述步骤(1)中，所述高分子量聚芳酯树脂的分子量为30w～40w；更优选为35w，熔融粘度为60pa
·
s，熔点为310℃。
[0014]优选地，所述步骤(1)中，将所述高分子量聚芳酯树脂置于150℃的真空干燥箱中进行干燥，以除去水分。
[0015]优选地，所述步骤(2)中，所述熔融纺丝温度为250～350℃。
[0016]优选地，所述步骤(2)中，所述聚羟基甲基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷、羟基聚苯基甲基硅氧烷、聚羟基苯基硅氧烷的摩尔质量比为(0.3～2)：(1～10)：(0.3～4)：(4～6)。
[0017]优选地，所述步骤(3)中，所述挤出时的温度为315～350℃；更优选320～340℃；进一步优选为325～330℃。
[0018]优选地，所述步骤(3)中，所述挤出时的螺杆压力为4～8Mpa；更优选为5～7Mpa；进一步优选为6Mpa。
[0019]优选地，所述步骤(3)中，所述挤出时的组件温度为315～350℃；更优选为320～340℃；进一步优选为325～330℃。
[0020]优选地，所述步骤(3)中，所述挤出时的组件压力3～7Mpa；更优选为3.5～6Mpa；进一步优选为4～5Mpa。
[0021]优选地，所述步骤(3)中，所述挤出时的喷丝板孔径为0.1～0.5mm；更优选为0.15～0.3mm；进一步优选为0.16mm。
[0022]优选地，所述步骤(3)中，所述挤出时的喷丝板孔数为1～1000f；更优选为10～100f；进一步优选为20f。
[0023]优选地，所述步骤(3)中，所述挤出时的V0为10～40m/min；更优选为15～30m/min；进一步优选为20～25m/min。
[0024]优选地，所述步骤(3)中，所述挤出时的V
f
为200～5000m/min；更优选为1000～4000m/min；进一步优选为1800～3800m/min。
[0025]优选地，所述步骤(3)中，所述牵伸时的喷头拉伸比为20～300；更优选为50～200；进一步优选为80～160。
[0026]优选地，所述步骤(4)中，所述热处理时的温度为240～300℃；更优选为250～280℃；进一步优选为260℃。
[0027]优选地，所述步骤(4)中，所述热处理时的时间为5～50h；更优选为8～30h；进一步优选为10h。
[0028]一种高强高模细旦化聚芳酯纤维，采用如上所述的一种高强高模细旦化聚芳酯纤维的制备方法制备得到。
[0029]优选地，所述高强高模细旦化聚芳酯纤维的单丝线密度＜2D，热处理后束丝断裂强度>27cN/dtex，热处理后束丝拉伸模量>800cN/dtex。
[0030]如上所述的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强高模细旦化聚芳酯纤维，其特征在于，所述高强高模细旦化聚芳酯纤维的单丝线密度＜2D，热处理后束丝断裂强度>27cN/dtex，热处理后束丝拉伸模量>800cN/dtex；所述高强高模细旦化聚芳酯纤维的制备方法，包括如下步骤：(1)原料干燥：将原料高分子量聚芳酯树脂进行干燥，以除去水分；所述高分子量聚芳酯树脂的分子量为30w～40w；(2)熔融共混：将上述干燥后的高分子量聚芳酯树脂投入带有氮气保护的双螺杆挤出机下料桶中，在一定的熔融纺丝温度下，不断向双螺杆中输送树脂；与此同时，用失重秤喂料系统精密的向双螺杆中投入一定比例量的改性硅氧烷；所述改性硅氧烷包括聚羟基甲基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷、羟基聚苯基甲基硅氧烷、聚羟基苯基硅氧烷；各所述改性硅氧烷的投入比例均为所述高分子量聚芳酯树脂投入量的0.3～10mol％；(3)挤出卷绕：在上述双螺杆纺丝工艺下对纤维进行挤出、高喷头拉伸比牵伸、收卷，得细旦化聚芳酯纤维初生丝；(4)热处理：将上述细旦化聚芳酯纤维初生丝在最佳热处理温度下进行热处理，得高强高模细旦化聚芳酯纤维；所述步骤(2)中，所述熔融纺丝温度为250～350℃；...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗培栋，罗艇，施彬彬，宋丹，王燕萍，
申请(专利权)人：宁波海格拉新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：