一种高韧性聚苯硫醚单丝及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高韧性聚苯硫醚单丝及其制备方法和应用，该高韧性聚苯硫醚单丝的拉伸强度S满足公式S＝F(D)

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性聚苯硫醚单丝及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及聚苯硫醚的
，尤其涉及一种高韧性聚苯硫醚单丝及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚苯硫醚(PPS)是一种性能优异的特种工程塑料，具有耐高温、耐腐蚀、高强度等诸多优点，广泛应用于电子、机械、汽车及化工等领域。
[0003]PPS为结晶型聚合物，本性较脆，若采用传统纺丝工艺将其制成大直径(0.1～0.90mm)单丝后，脆性表现尤为明显。单丝编织过程和弯折过程经常出现断丝现象，影响编织成品率以及使用寿命。
[0004]PPS单丝的生产工艺为连续一体化生产，挤出机将造粒品树脂熔融塑化，经过滤，从喷丝板计量挤出，在冷却水槽中冷却固化，固化后的原丝依次进行热水牵伸、热风牵伸、热定型、上油、收卷。常规生产工艺流程如图1所示。
[0005]PPS单丝生产难度较大，一个生产周期时间较短(一个生产周期指从开机至停机能够稳定运行的最长时间)，一般一个生产周期为5～7天。由于PPS熔体与金属粘结性较强，且PPS在高温熔融状态下停留时间过长容易发生氧化，形成凝胶状熔体，熔体压力快速升高造成丝径不均，就要停机更换组件。此外，若物料中含有微量分子量偏低的PPS分子链，经过长时间运行，在喷丝板孔处容易结料，造成熔体细流不均，牵伸过程容易发生断丝，因此也要定期停机清理喷丝板表面污垢(一般1～2天要清理一次)。PPS单丝生产过程中采用的是多根单丝在设备中不接触平行排布，单根收卷，因此生产线速度较低，生产一卷单丝(常规2.5
㎏
/卷)根据丝径的不同需要1～35小时，在生产过程中不能暂停，设备的各项参数要恒定，不允许出现断丝现象，只要出现断丝或工艺参数有波动就会造成本批生产的单丝报废，每卷单丝需要定长定重且丝径偏差在合理范围以内才能满足使用，否则也会当做废丝处理。
[0006]目前，采用常规生产工艺制备的PPS单丝的力学强度一般只有2.5cN/dtex左右，且结强占比(打结强度/拉伸强度)在50～70％，韧性较差，无法满足下游的编织和使用工况应用需求。
[0007]通过添加增韧剂或其它助剂改性虽然可以提高PPS单丝的韧性，但该方法不仅会增加生产工艺步骤和生产成本，也很大程度上削弱了聚苯硫醚本身的优点，单丝耐热性、耐腐蚀性和力学性能受影响；且纺丝过程中纺丝组件压力上升较快，为防止由于设备问题导致断丝，需要停工进行检修，由此导致一个生产周期生产时间又进一步缩短，增加了生产成本。如果在不改变原料的条件下能够提高单丝产品的韧性，可以很大程度上降低聚苯硫醚单丝的生产成本，聚苯硫醚单丝将会有更广泛的应用。
[0008]申请公布号为CN 104532436 A的中国专利文献中公开了一种聚苯硫醚长丝的多级拉伸热定型方法，采用聚苯硫醚初生纤维，通过冷牵、多区热牵、紧张高温热定型、加长冷却区、卷绕成型等复合技术，合理的分配牵伸区和牵伸温度，并利用高温紧张热定型控制PPS长丝的尺寸稳定性，提高PPS长丝的生产稳定性和有效牵伸倍率、力学性能和条干均匀
性。
[0009]申请公布号为CN 163477A的中国专利文献中公开了一种线性高分子量聚苯硫醚纤维熔融纺丝、拉伸热定型方法，包括高温纺丝、延时加热冷却、固化成型、加热慢速、多级拉伸和多级、多温区加热松弛/紧张热定型步骤。该方法生产出的纤维具有断裂强度高、断裂伸长低和热稳定性高等特点。
[0010]以上技术方案虽然均公开了通过调控生产工艺来改善PPS纤维的力学性能，但处理的对象均非PPS单丝。事实上，PPS单丝与PPS纤维的生产工艺存在显著差异。如前所述，PPS单丝采用的是连续一体化生产，而PPS纤维的生产工艺为分段间歇式生产，分为前纺和后纺，前纺通过挤出机将造粒品树脂熔融塑化，经过滤，喷丝板计量挤出，通过在喷丝板下方环吹风进行冷却固化，在甬道中常温预牵伸后上油，将并列的多个甬道出来的丝束合为一股，再次浸油，落入桶中，桶中的丝为原丝，原丝在桶中室温存放24小时以上，再转移到后纺进行下一步处理。前纺工艺图如图2所示。后纺将桶中原丝在集束架下并排摆放，将多个桶中丝束合为一股，然后进行牵伸、定型、卷绕、等操作生产为纤维，具体工艺步骤见图3。
[0011]PPS纤维虽然生产线长，过程复杂，但生产难度相对较小，纺丝和牵伸分段进行，出现异常可以随时停下来，生产过程清理喷丝板直接把丝剪断对产品也不会造成过多影响，产品呈多股状或团状。而PPS单丝生产要求设备运行非常稳定，出现轻微波动就会造成单丝丝径不均，力学强度和其它指标受损，因为下游应用要单根使用，稍有性能不稳定即受到影响。所以，PPS单丝与PPS纤维的生产工艺不仅不同，并且具有更高的生产难度。

技术实现思路

[0012]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术公开了一种高韧性聚苯硫醚单丝，仅以PPS为原料，在不外加助剂的情况下制备得到兼具高强度与高韧性的聚苯硫醚单丝，保证在连续化生产过程中不断丝，并大幅延长了一个生产周期的生产时间，提高生产效率，降低了生产成本；以该方法制备的聚苯硫醚单丝具有优异的可编织性，在编织过程中也不断丝，编织网面平整度高，编织后的网可用作食品烘干网带、造纸传送干燥网带、汽车管线护套、工业过滤网等等中的应用。
[0013]具体技术方案如下：
[0014]一种高韧性聚苯硫醚单丝，所述高韧性聚苯硫醚单丝的拉伸强度S满足如下公式：
[0015]S＝F(D)
±
0.15；
[0016]式中，F(D)＝1.636D2‑
3.5326D+4.61，D为单丝的丝径(mm)，D选自0.10～0.90mm，S为单丝的拉伸强度(cN/dtex)；
[0017]所述高韧性聚苯硫醚单丝的打结强度与拉伸强度的关系为：70％≤打结强度/拉伸强度≤90％。
[0018]本专利技术制备得到的聚苯硫醚单丝，单丝直径可选自0.10～0.90mm，兼具高的拉伸强度和高的打结强度。
[0019]优选的，所述高韧性聚苯硫醚单丝的打结强度与拉伸强度的关系为：80％≤打结强度/拉伸强度≤87％。
[0020]所述高韧性聚苯硫醚单丝的180℃干热收缩率为1.3～6.0％；
[0021]所述高韧性聚苯硫醚单丝的条干CV值不高于1.8％。
[0022]本专利技术制备到的聚苯硫醚单丝还具有较低的并且合适的收缩率，便于下游的编织工艺。
[0023]本专利技术制备到的聚苯硫醚单丝还具有低的条干CV值，说明本专利技术制备的聚苯硫醚单丝的丝径均匀度高，力学性能也更加稳定，数值波动小。
[0024]所述高韧性聚苯硫醚单丝的密度与单丝的丝径呈以下关系：
[0025]ρ＝f(D)
±
0.001；
[0026]其中f(D)＝
‑
0.0112D+1.351，D为单丝的丝径(mm)，ρ为单丝的密度(g/cm3)。
[0027]本专利技术还公开了上述的高韧性聚苯硫醚单丝的制备方法，包括如下步骤：
[0028](1)聚苯硫醚树脂经本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高韧性聚苯硫醚单丝，其特征在于：所述高韧性聚苯硫醚单丝的拉伸强度S满足如下公式：S＝F(D)
±
0.15；式中，F(D)＝1.636D2‑
3.5326D+4.61，D为单丝的丝径(mm)，D选自0.10～0.90mm，S为单丝的拉伸强度(cN/dtex)；所述高韧性聚苯硫醚单丝的打结强度与拉伸强度的关系为：70％≤打结强度/拉伸强度≤90％。2.根据权利要求1所述的高韧性聚苯硫醚单丝，其特征在于：所述高韧性聚苯硫醚单丝的180℃干热收缩率为1.3～6.0％；所述高韧性聚苯硫醚单丝的条干CV值不高于1.8％。3.根据权利要求1所述的高韧性聚苯硫醚单丝，其特征在于：所述高韧性聚苯硫醚单丝的密度与单丝的丝径呈以下关系：ρ＝f(D)
±
0.001；其中f(D)＝
‑
0.0112D+1.351，D为单丝的丝径(mm)，ρ为单丝的密度(g/cm3)。4.根据权利要求1所述的高韧性聚苯硫醚单丝，其特征在于：所述高韧性聚苯硫醚单丝的打结强度与拉伸强度的关系为：80％≤打结强度/拉伸强度≤87％。5.一种根据权利要求1～4任一项所述的高韧性聚苯硫醚单丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)聚苯硫醚树脂经熔体挤出、熔体过滤、纺丝后进行固化成型，得到原丝；(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩宝军，沈金涛，吕林君，邓杭军，郑新凤，杜维元，周贵阳，梁初燕，
申请(专利权)人：浙江新和成股份有限公司，
类型：发明
国别省市：