一种PEEK单丝制备系统及其制备方法技术方案

本发明专利技术公开了一种PEEK单丝制备系统，包括顺着PEEK单丝制备方向依次布置的多级真空转鼓干燥机、干切片料仓、螺杆挤出机、计量泵、纺丝组件、冷却装置、上油装置、集束装置、多级热辊拉伸定型装置、复丝卷绕机及分丝机；螺杆挤出机的进料段长度占螺杆总长度的30～50%，压缩段长度占螺杆总长度的25～35%，计量段长度占螺杆总长度的25～35%；螺杆挤出机顺着挤出方向依次分为六个加热温区；多级热辊拉伸定型装置包括一级拉伸热辊、二级拉伸热辊拉伸、以及三级定型热辊。本发明专利技术具有能制成纤维直径小于35μm的PEEK单丝的优点。于35μm的PEEK单丝的优点。于35μm的PEEK单丝的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种PEEK单丝制备系统及其制备方法


[0001]本专利技术涉及特种纤维制备
，具体涉及一种PEEK单丝制备系统及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚醚醚酮（PEEK）是一种线性全芳香族结性聚合物，其结构规整，结晶度高，通过熔融挤出得到的PEEK单丝因具有高强度、高韧性、耐高温、耐腐蚀性、阻燃性高等优异性能，被广泛应用于航空航天、汽车工业、电子电气、医疗、汽车等领域。由于PEEK具有较高的熔融温度，并且熔融后的熔体粘度较大、流动性差，目前常用的单丝制备方法无法制成纤维直径小于35μm的PEEK单丝。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种能制成纤维直径小于35μm的PEEK单丝的制备系统。
[0003]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种PEEK单丝制备系统，包括顺着PEEK单丝制备方向依次布置的多级真空转鼓干燥机、干切片料仓、螺杆挤出机、计量泵、纺丝组件、冷却装置、上油装置、集束装置、多级热辊拉伸定型装置、复丝卷绕机及分丝机；所述螺杆挤出机顺着挤出方向依次分为进料段、压缩段及计量段，进料段长度占螺杆总长度的30～50%，压缩段长度占螺杆总长度的25～35%，计量段长度占螺杆总长度的25～35%；并且螺杆挤出机顺着挤出方向依次分为六个加热温区，六个加热温区的温度范围依次为：330～380℃，350～400℃，380～420℃，390～440℃，385～430℃，385～430℃；所述多级热辊拉伸定型装置包括用于纤维拉伸的辊温为150～200℃且辊速为300～500m/min的一级拉伸热辊、以及辊温为180～240℃且辊速为600～1000m/min的二级拉伸热辊拉伸、以及用于纤维定型的辊温为180～240℃且辊速为600～1000m/min的三级定型热辊。
[0004]进一步地，前述的一种PEEK单丝制备系统，其中：纺丝组件的结构包括：壳体，在壳体的顶部设置有进料口，在壳体的底部设置有出料口，在壳体的内部自上向下依次布置有上层过滤网组、分配板、下层过滤网组及喷丝板，所述喷丝板位于壳体的出料口处，所述上层过滤网组由多片层叠的上过滤网片组成，所述上过滤网片的目数为300～600目；所述下层过滤网组由多片层叠的下过滤网片组成，所述下过滤网片的目数为400～800目。
[0005]进一步地，前述的一种PEEK单丝制备系统，其中：冷却装置包括顺着PEEK单丝制备方向依次布置的缓冷装置及侧吹风装置，缓冷装置用于将纺丝组件喷出的初生单丝进行缓慢冷却至280～330℃，侧吹风装置用于将经缓冷装置缓慢冷却至280～330℃的初生单丝冷却至常温。
[0006]进一步地，前述的一种PEEK单丝制备系统，其中：在分丝机上设置有张力控制器，分丝机通过张力控制器将PEEK单丝的张力范围控制在5～20CN。
[0007]进一步地，前述的一种PEEK单丝制备系统，其中：在多级真空转鼓干燥机中，多级真空转鼓干燥机对PEEK树脂原料的预结晶温度为100～140℃，预结晶时间为2～4小时，真空抽速为10～20升/秒，转鼓干燥温度为150～180℃，干燥时间为3～6小时。
[0008]进一步地，前述的一种PEEK单丝制备系统，其中：在干切片料仓中设置有热空气循环装置，热空气循环装置用于将料仓中的PEEK树脂原料的温度保持在140～170℃。
[0009]进一步地，前述的一种PEEK单丝制备系统，其中：螺杆挤出机的进料段长度占螺杆总长度的40%，压缩段长度占螺杆总长度的30%，计量段长度占螺杆总长度的30%。
[0010]本专利技术的第二个目的是提供一种能制成纤维直径小于35μm的PEEK单丝的制备方法为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种PEEK单丝制备方法，包括以下步骤：（1）结晶干燥提纯：将PEEK树脂原料添加至多级真空转鼓干燥机中，利用多级真空转鼓干燥机对PEEK树脂原料进行预结晶和干燥提纯；其中，预结晶温度为100～140℃，预结晶时间为2～4小时，真空抽速为10～20升/秒，转鼓干燥温度为150～180℃，干燥时间为3～6小时；（2）原料加热：将结晶干燥提纯后的PEEK树脂原料投入干切片料仓，干切片料仓利用热空气循环，将料仓中的PEEK树脂原料的温度保持在140～170℃；（3）热熔挤出：将干切片料仓中的PEEK树脂原料输入螺杆挤出机中熔融挤出，得到PEEK熔体；其中，螺杆挤出机顺着挤出方向依次分为进料段、压缩段及计量段，所述进料段长度占螺杆总长度的30～50%，所述压缩段长度占螺杆总长度的25～35%，所述计量段长度占螺杆总长度的25～35%；其中，螺杆挤出机顺着挤出方向依次分为六个加热温区，六个加热温区的温度范围依次为：330～380℃，350～400℃，380～420℃，390～440℃，385～430℃，385～430℃；（4）拉丝：PEEK熔体先经计量泵计量后送入纺丝组件，纺丝组件将PEEK熔体喷出形成若干根初生单丝，各根初生单丝先经缓冷装置缓慢冷却至280～330℃，再经侧吹风装置冷却至常温，接着经上油装置上油，再经集束装置集束形成初生复丝；（5）多级热辊拉伸定型卷绕：初生复丝先经一级拉伸热辊及二级拉伸热辊拉伸，再经三级定型热辊定型后送入复丝卷绕机卷绕；其中，一级拉伸热辊的辊温为150～200℃、辊速为300～500m/min，并且初生复丝在一级拉伸热辊的停留时间为0.5～0.8秒；二级拉伸热辊的辊温为180～240℃、辊速为600～1000m/min，并且初生复丝在二级拉伸热辊的停留时间为0.3～0.5秒；所述二级拉伸热辊与一级拉伸热辊的拉伸比为1.2～3.3；三级定型热辊的辊温为180～240℃、辊速为600～1000m/min，并且初生复丝在三级定型热辊的停留时间为0.3～0.5秒；（6）分丝卷绕：将复丝卷绕机中卷绕的复丝经分丝机重新分成若干单丝并收卷，制成PEEK单丝。
[0011]进一步地，前述的一种PEEK单丝制备方法，其中：纺丝组件的结构包括：壳体，在壳体的顶部设置有进料口，在壳体的底部设置有出料口，在壳体的内部自上向下依次布置有上层过滤网组、分配板、下层过滤网组及喷丝板，所述喷丝板位于壳体的出料口处，所述上层过滤网组由多片层叠的上过滤网片组成，所述上过滤网片的目数为300～600目；所述下层过滤网组由多片层叠的下过滤网片组成，所述下过滤网片的目数为400～800目。
[0012]进一步地，前述的一种PEEK单丝制备方法，其中：在步骤（1）中，将PEEK树脂原料干燥至含水量达到50ppm以下。
[0013]进一步地，前述的一种PEEK单丝制备方法，其中：在步骤（6）中，分丝机通过张力控制器将PEEK单丝的张力范围控制在5～20CN。
[0014]进一步地，前述的一种PEEK单丝制备方法，其中：螺杆挤出机的进料段长度占螺杆总长度的40%，压缩段长度占螺杆总长度的30%，计量段长度占螺杆总长度的30%。
[0015]通过上述技术方案的实施，本专利技术的有益效果是：能制成纤维直径小于35μm的PEEK单丝，并且制成的PEEK单丝性能优异，断裂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PEEK单丝制备系统，其特征在于：包括顺着PEEK单丝制备方向依次布置的多级真空转鼓干燥机、干切片料仓、螺杆挤出机、计量泵、纺丝组件、冷却装置、上油装置、集束装置、多级热辊拉伸定型装置、复丝卷绕机及分丝机；所述螺杆挤出机顺着挤出方向依次分为进料段、压缩段及计量段，进料段长度占螺杆总长度的30～50%，压缩段长度占螺杆总长度的25～35%，计量段长度占螺杆总长度的25～35%；并且螺杆挤出机顺着挤出方向依次分为六个加热温区，六个加热温区的温度范围依次为：330～380℃，350～400℃，380～420℃，390～440℃，385～430℃，385～430℃；所述多级热辊拉伸定型装置包括用于纤维拉伸的辊温为150～200℃且辊速为300～500m/min的一级拉伸热辊、以及辊温为180～240℃且辊速为600～1000m/min的二级拉伸热辊拉伸、以及用于纤维定型的辊温为180～240℃且辊速为600～1000m/min的三级定型热辊。2.根据权利要求1所述的一种PEEK单丝制备系统，其特征在于：纺丝组件的结构包括：壳体，在壳体的顶部设置有进料口，在壳体的底部设置有出料口，在壳体的内部自上向下依次布置有上层过滤网组、分配板、下层过滤网组及喷丝板，所述喷丝板位于壳体的出料口处，所述上层过滤网组由多片层叠的上过滤网片组成，所述上过滤网片的目数为300～600目；所述下层过滤网组由多片层叠的下过滤网片组成，所述下过滤网片的目数为400～800目。3.根据权利要求1所述的一种PEEK单丝制备系统，其特征在于：冷却装置包括顺着PEEK单丝制备方向依次布置的缓冷装置及侧吹风装置，缓冷装置用于将纺丝组件喷出的初生单丝进行缓慢冷却至280～330℃，侧吹风装置用于将经缓冷装置缓慢冷却至280～330℃的初生单丝冷却至常温。4.根据权利要求1所述的一种PEEK单丝制备系统，其特征在于：在分丝机上设置有张力控制器，分丝机通过张力控制器将PEEK单丝的张力范围控制在5～20CN。5.根据权利要求1所述的一种PEEK单丝制备系统，其特征在于：在多级真空转鼓干燥机中，多级真空转鼓干燥机对PEEK树脂原料的预结晶温度为100～140℃，预结晶时间为2～4小时，真空抽速为10～20升/秒，转鼓干燥温度为150～180℃，干燥时间为3～6小时。6.根据权利要求1所述的一种PEEK单丝制备系统，其特征在于：在干切片料仓中设置有热空气循环装置，热空气循环装置用于将料仓中的PEEK树脂原料的温度保持在140～170℃。7.根据权利要求1所述的一种PEEK单丝制备系统，其特征在于：螺杆挤出机的进料段长度占螺杆总长度的40%，压缩段长度占螺杆总长度的30%，计量段长度占螺杆总长度的30%。8.一种PEEK单丝制备方法，其特征在于：采用如权利要求1至7中任一权利要求所述的一种PEEK单丝制备系统，包括以下步骤：（1）结晶干燥提纯：将PEEK树脂原料添加至多级真空转鼓干燥机中，利用多级真空转鼓干燥机对PEEK树脂原料进行预结...

【专利技术属性】
技术研发人员：许久峰，
申请(专利权)人：江苏新任环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：