专利名称：一种聚苯硫醚空气变形丝的制备方法
技术领域：
本发明涉及 一种聚苯硫醚空气变形丝的制备方法，属差别化高性能纤维材料制备及应用的技术领域。
背景技术：
聚苯硫醚纤维，简称PPS纤维，具有很高的热稳定性、耐化学腐蚀性、阻燃性、绝缘性及良好的力学性能，是一种高性能纤维；其纺织品在化工、冶金、汽车、航空航天、建材、环境保护等领域得到了广泛应用，是我国在火力发电、水泥、垃圾焚烧等行业的高温尾气除尘滤袋的主要原材料之一。然而这种滤袋多采用PPS短纤维和长丝基布复合而成的针刺毡，在高温和含有多种化学杂质的除尘过程中，初始工况良好，但随着使用时间的递增，PPS丝短纤维与粉尘间的剥离效果变差，即粉尘附着于除尘装置的滤面，当滤袋被气体反吹时，较高的空气压力使短纤维滑移，形成结团，不仅影响过滤效果，且消气量增加，加大生产成本，故PPS纤维的丝线结构已成为滤袋织物的关键。
发明内容
发明目的本发明的目的是针对背景技术的状况，采用较粗单丝纤度的PPS长丝，通过热拉伸、冷却、空气变形、热定型复合技术，使表面光滑、纤维间隙小的PPS原丝改变其形貌结构，形成一种条杆丰满、有较多网络结点且能容纳吸附、捕捉粉尘微粒的毛圈变形丝，以增加PPS滤袋的过滤面积，提高拦截和捕获粉尘能力，增加PPS纤维的刚柔性和强度，使滤袋在高压气体反吹时，粉尘易于从纤维剥离，且纤维不滑移，杜绝结团现象，有效的提高滤袋的过滤效果和使用寿命。技术方案本发明使用的化学物质材料为=PPS-DT纤维、去离子水、油剂、压缩空气、联苯联苯醚，其组合用量及质量要求如下PPS-DT 纤维纤度 200_400dtex 720g 士 5g/hr ·锭单根纤维纤度6· 0-8. Odtex去离子水H20液态液体，99. 0% 0. 6-1. OL/hr ·锭油剂白油+脂肪醇磷酸酯+烷基磺酸钠液态液体，30-60g/hr ·锭压缩空气气态气体，相对湿度彡40%，温度25°C，洁净度99.0%压强0.6-0. 9Mpa 7-9Nm3/hr ·锭联苯联苯醚C6H5-C6H4OC6H4-C6H550000-70000g(1)制备PPS空气变形丝分五个步骤区域进行1拉伸区、II冷却区、III变形区、IV定型区、V卷绕区；①.拉伸区I
将两股PPS-DT纤维通过导丝件引入罗拉，送至分丝转子和热拉伸盘绕3-4圈，经罗拉进入导丝件，然后分别压合罗拉的橡胶皮圈，将PPS-DT纤维压紧，通过两组罗拉的速度差PPS-DT纤维被拉伸，拉伸倍数为1. 1-1. 4倍，加热温度为120-130°C，然后进入热板，在 230-240°C下热定型，拉伸倍数为1. 1倍②冷却区II拉伸后的PPS-DT纤维束在空气中自然冷却至25°C ；③变形区IIIPPS-DT纤维由罗拉、导丝件导入变形箱，经去离子水除去丝上的油剂并用水浸润， 降低纤维丝束表面温度，然后穿入变形喷嘴的入丝口，打开压缩空气阀门，纤维丝束在超音速600-700m/s气流作用下被吹开、吹乱，使单丝平行分离，并在紊乱中不规则的移动和回转，离开喷嘴丝道出口时，丝束转折90°，加之挡球作用，丝条迅速膨化，单丝相对位移、弯曲、错位和缠结，形成大量的丝圈和网络结点，形成PPS空气变形丝，即PPS-DT-ATY变形丝；步骤中的压缩空气压强为0.6_0.9Mpa，喂入纤维丝束的超喂率为25_40%，喷嘴出口与挡球间距离为3-7mm，出丝速度为200-400m/min ；④定型区IVPPS-DT-ATY经罗拉导入热定型箱，在高温下通过分子热运动，消除内应力，提高稳定性，同时分子链段迁移、堆砌，进一步提高PPS-DT-ATY的结晶度，增加纤维模量，经罗拉和导丝件换向至油辊给变形丝上油剂，提高报合性，减小静电；步骤中的定型温度为 220-240°C，定型差喂率为-1 8%，变形丝含油量为4% 士0. 5% ；⑤卷绕区V上油后，PPS-DT-ATY经导丝件进入卷筒机构卷装成丝筒，步骤中的卷绕超喂率为 1-4. 5%，横动次数为150-270次/min，卷绕后成PPS_DT_ATY丝筒；(3)检测、分析、表征对制备的PPS-DT-ATY变形丝的形貌、结构、力学性能、稳定性能进行检测、分析、 表征；用高倍纤维投影仪进行纤维形貌分析；用示差扫描量热仪、声速仪进行纤维聚集态结构结晶度和取向度分析表征；用半自动强伸仪进行纤维力学性能测试；用缕纱测长仪、电热鼓风恒温干燥箱、电炉与加热锅、重锤、立式度量仪进行纤维稳定性测试分析；(4)产物储存对制备的PPS-DT-ATY变形丝丝筒储存于干燥、阴凉、洁净环境，要防水、防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20°C 士2°C，相对湿度彡10%。有益效果本发明与背景技术相比具有明显的先进性，PPS-DT-ATY空气变形丝是一种长丝， 具有丰满、蓬松、稳定的丝圈，不稳定度可控制在0-1. 5%，纤维外部有不规则丝圈，丝圈可容纳大量的粉尘粒子，其断裂强度为2. 873cN/dtex,断裂伸长率达23 %，丝圈刚柔并举，在高压气体反吹滤袋时，纤维能够承受0. 5-0. 6Mpa的压强，能保持较高的强度和韧性，不易断裂、结团，并且粉尘易于剥离纤维，有效地提高了滤袋的过滤效果和使用寿命，该纤维还可以用于多种高强度纺织品，此工艺方法先进合理，安全稳定可靠，PPS-DT-ATY纤度均勻， 沸水收缩率为0. 8%，干热收缩率为4. 2%，是十分理想的制备PPS-DT-ATY变形丝的方法。
图1为PPS-DT纤维制备PPS-DT-ATY变形丝工艺流程2为变形箱变形状态3为变形嘴结构4为图3的K-K剖面5为热定形箱定形状态 6 为 PPS-DT-ATY 形貌7为PPS-DT-ATY空气变形丝拉伸曲线8为热定型对PPS-DT-ATY结晶度影响曲线9为热定型对PPS-DT-ATY收缩率影响10为热定型对PPS-DT-ATY断裂强度影响中所示，附图标记清单如下1.第一 PPS-DT纤维卷筒，2.第二 PPS-DT纤维卷筒，3.导丝件，4.罗拉，5.分丝转子，6.热盘，7.罗拉，8.热板，9.罗拉，10.罗拉，11.导丝件，12.变形箱，13.罗拉，14.导丝件，15.热定形箱，16.导丝件，17.罗拉，18.导丝件，19.油辊，20.导丝件，21.卷丝筒， 22.变形丝，23.空气压缩机，24.储气罐，25.变形喷嘴，26.拉伸后的PPS-DT丝，27.气腔， 28.气道，30.喷嘴座，31.变形箱进丝口，32.水嘴，33.水阀，34.水箱，35.初变形丝，36.喷嘴进丝口，37.喷嘴出丝口，38.挡球座，39.挡丝球，40.变形箱出丝口，41.热定形箱进丝口，42.排气孔，43.丝管，44.气液相联苯联苯醚，45.电加热棒，46.热定型箱出丝口。
具体实施例方式以下结合附图对本发明做进一步说明图1所示，为PPS-DT-ATY空气变形丝制备流程图，各部位置、各工艺区、连接关系要正确，按量配比，按序操作。制备使用的化学物质的量值和技术参数是按预先设置的范围确定的，以分特、克/ 小时 锭、升/小时·锭、立方米/小时·锭为计量单位。所述的PPS纤维牵伸过程中热拉伸温度较高，通过冷却区，可降低PPS长丝温度， 使变形时喷嘴内气流温度下降，空气粘性系数减小，以较大的空气动力作用于PPS长丝，以提高单丝的相对位移和交络起圈，进而改善变形效果。图2所示，为空气变形箱变形状态图，各部位置、联接关系要正确，安装牢固。所述的PPS-DT-ATY变形丝制备分五个工艺区进行，I区为拉伸区，II区为冷却区， III区为变形区，IV区为定型区，V区为卷绕区；PPS-DT纤维线筒为两个，分左右设置，第一 PPS-DT纤维卷筒1、第二 PPS-DT纤维卷筒2同时进入I区的导丝件3，然后进入罗拉4、分丝转子5、热盘6、罗拉7、热板8，热板8加热230-240°C后进入冷却区II的罗拉9、10、导丝件 11，经变形箱12变形处理、形成PPS-DT-ATY 22，然后进入定形区III的导丝件16、罗拉17、导丝件18、油辊19，经油辊上油后进入卷绕区V的导丝件20、卷丝筒21，即成PPS-DT-ATY 22。所述的PPS-DT-ATY变形丝是在空气变形喷嘴25内形成的，空气压缩机制备的压缩空气压强根据纤维纤度进行调节，纤维越粗压强越高，鉴于本发明PPS-DT长丝单根纤度较粗，所需的压缩空气压强要控制在0. 6-0. 9MPa士0. OlMpa，否则将影响丝束高频振动，直接恶化变形速度和效果；变形喷嘴25内有三个高压气道28，三股气流汇集产生强烈的紊流，吹散丝束，并使其波浪式向前运动，在喷嘴出口处由于压强低于外界压强而产生激波， 使丝束继续蓬松，产生滑移和弯曲起圈；另外挡球与喷嘴出口间距要控制在3-7mm，以提高长丝在喷射气流作用下形成的丝圈数及均勻性和牢固的缠结点数；间距小于3mm，变形效果不佳，大于7mm气流不稳，丝条网络节点不稳定，丝圈易被打开。图3、4所示，为变形喷嘴结构图，各部位置、气道要畅通，喷嘴25内的气腔27联通均布的三个气道28，三个气道28与气管51、气罐24、空压机23联通。
图5所示，为热定型箱结构状态图，各部位置、联接关系要正确。所述的PPS-DT-ATY变形丝在热定型箱内被定型，以提高其稳定度，其中 PPS-DT-ATY穿过不锈钢管被管外的联苯-联苯醚混合液加热，热源为底部的电热棒。热定形箱15为矩形，上端为进丝口 41，向内部联通丝管43，外部联通出丝口 46，热定形箱15内布有气液相联苯联苯醚44，电热棒45穿过热定形箱15伸入联苯联苯醚44液体内，PPS-DT-ATY丝35由进丝口 41穿入丝管43，由出丝口 46穿出，即完成了丝的热定型。图6所示，为PPS-DT-ATY变形丝形貌图，图中可知变形丝呈长丝状，丝条表面有丰满的丝圈排布。图7所示，为PPS-DT-ATY变形丝拉伸曲线图，图中可知变形丝取向因子与拉伸倍数成正比。图8所示，为热定型对PPS-DT-ATY变形丝结晶度影响曲线图，图中可知在 225-240°C温度范围内结晶度与热定型温度成正比。图9所示，为热定型对PPS-DT-ATY变形丝收缩率影像图，图中可知断裂强度随热定型温度变化而变化。图10所示，为热定型对PPS-DT-ATY变形丝断裂强度影像图，图中可知在拉伸倍数1. 0-1. 1范围内，断裂强度提高，断裂伸长率降低；在拉伸倍数1. 1-1. 4范围内，断裂强度和断裂伸长率都提高；在拉伸倍数1. 4-1. 5范围内，断裂强度降低，断裂伸长率提高。
权利要求
1. 一种聚苯硫醚空气变形丝的制备方法，其特征在于使用的化学物质材料为 PPS-DT纤维、去离子水、油剂、压缩空气、联苯联苯醚，其组合用量及质量要求如下 PPS-DT 纤维纤度 200-400dtex 720g 士 5g/hr ·锭单根纤维纤度6. 0-8. Odtex 去离子水=H2O液态液体，99. 0% 0. 6-1. OL/hr ·锭油剂白油+脂肪醇磷酸酯+烷基磺酸钠液态液体，30-60g/hr ·锭压缩空气气态气体，相对湿度< 40%，温度25°C，洁净度99. 0% 压强0. 6-0. 9Mpa 7-9Nm3/hr ·锭联苯联苯醚=C6H5-C6H4OC6H4-C6H5 50000-70000g (1)制备PPS空气变形丝分五个步骤区域进行(I)拉伸区、(II)冷却区、(III)变形区、(IV)定型区、(V)卷绕区；①.拉伸区(I)将两股PPS-DT纤维通过导丝件引入罗拉，送至分丝转子和热拉伸盘绕3-4圈，经罗拉进入导丝件，然后分别压合罗拉的橡胶皮圈，将PPS-DT纤维压紧，通过两组罗拉的速度差PPS-DT纤维被拉伸，拉伸倍数为1. 1-1.4倍，加热温度为120-130°C，然后进入热板，在 230-240°C下热定型，拉伸倍数为1. 1倍；②冷却区(II)拉伸后的PPS-DT纤维束在空气中自然冷却至25°C ；③变形区(III)PPS-DT纤维由罗拉、导丝件导入变形箱，经去离子水除去丝上的油剂并用水浸润，降低纤维丝束表面温度，然后穿入变形喷嘴的入丝口，打开压缩空气阀门，纤维丝束在超音速 600-700m/s气流作用下被吹开、吹乱，使单丝平行分离，并在紊乱中不规则的移动和回转， 离开喷嘴丝道出口时，丝束转折90°，加之挡球作用，丝条迅速膨化，单丝相对位移、弯曲、 错位和缠结，形成大量的丝圈和网络结点，形成PPS空气变形丝，即PPS-DT-ATY变形丝；步骤中的压缩空气压强为0. 6-0. 9Mpa,喂入纤维丝束的超喂率为25-40%，喷嘴出口与挡球间距离为3-7mm，出丝速度为200-400m/min ；④定型区(IV)PPS-DT-ATY经罗拉导入热定型箱，在高温下通过分子热运动，消除内应力，提高稳定性，同时分子链段迁移、堆砌，进一步提高PPS-DT-ATY的结晶度，增加纤维模量，经罗拉和导丝件换向至油辊给变形丝上油剂，提高报合性，减小静电；步骤中的定型温度为 220-240°C，定型差喂率为-1 8%，变形丝含油量为4% 士0. 5% ；⑤卷绕区(V)上油后，PPS-DT-ATY经导丝件进入卷筒机构卷装成丝筒，步骤中的卷绕超喂率为 1-4. 5%，横动次数为150-270次/min，卷绕后成PPS_DT_ATY丝筒； (3)检测、分析、表征对制备的PPS-DT-ATY变形丝的形貌、结构、力学性能、稳定性能进行检测、分析、表征； 用高倍纤维投影仪进行纤维形貌分析；用示差扫描量热仪、声速仪进行纤维聚集态结构结晶度和取向度分析表征；用半自动强伸仪进行纤维力学性能测试；用缕纱测长仪、电热鼓风恒温干燥箱、电炉与加热锅、重锤、立式度量仪进行纤维稳定性测试分析；(4)产物储存对制备的PPS-DT-ATY变形丝丝筒储存于干燥、阴凉、洁净环境，要防水、防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20°C 士2°C，相对湿度彡10%。
2.根据权利要求1所述的一种聚苯硫醚空气变形丝的制备方法，其特征在于所述的 PPS-DT-ATY变形丝的制备分五个工艺区进行，(I)区为拉伸区，(II)区为冷却区，(III)区为变形区，(IV)区为定型区，(V)区为卷绕区；PPS-DT纤维线筒为两个，分左右设置，第一 PPS-DT纤维卷筒(1)、第二 PPS-DT纤维卷筒O)同时进入(I)区的导丝件(3)，然后进入罗拉(4)、分丝转子(5)、热盘(6)、罗拉(7)、热板(8)，热板(8)加热230-240°C后进入冷却区 (II)的罗拉(9、10)、导丝件(11)，经变形箱(12)变形处理、形成PPS-DT-ATY纤维(22)，然后进入定形区III的导丝件(16)、罗拉(17)、导丝件(18)、油辊(19)，经油辊上油后进入卷绕区(V)的导丝件(20)、卷丝筒(21)，即成PPS-DT-ATY变形丝(22)。
3.根据权利要求1所述的一种聚苯硫醚空气变形丝的制备方法，其特征在于所述的 PPS-DT纤维牵伸过程中热拉伸温度较高，通过冷却区，降低PPS-DT长丝温度，使变形时喷嘴内气流温度下降，空气粘性系数减小，以较大的空气动力作用于PPS-DT长丝，提高单丝的相对位移、交络和起圈，进而改善变形效果。
4.根据权利要求1所述的一种聚苯硫醚空气变形丝的制备方法，其特征在于所述的空气变形箱为矩形箱体，空气变形箱(11)的左上部为进丝口(31)，PPS-DT丝06)由进丝口引进入箱体内的水嘴(32)内，并由水阀(33)控制水箱(34)的流量，然后PPS-DT丝由喷嘴进丝口(36)进入空气变形喷嘴05)内，喷嘴05)联通气管(51)、气罐(M)、空气压缩机(23)，喷嘴0 右外部设有挡球座(38)、挡丝球(39)，经变形喷嘴(25)、挡球(39)进入变形箱出丝口 (40)导出，即PPS-DT-ATY(35)。
5.根据权利要求1所述的一种聚苯硫醚空气变形丝的制备方法，其特征在于所述的 PPS-DT-ATY变形丝其断裂强度为2. 873cN/dtex,断裂伸长率为23%。
全文摘要
本发明涉及一种聚苯硫醚空气变形丝的制备方法，是先将PPS-DT纤维经热拉伸处理，冷却后进行空气变形，产生大量的丝圈和结点形成PPS-DT-ATY，然后通过加热介质为联苯联苯醚的热定型箱进行加热定型，油辊进行浸渍，经卷绕制成PPS-DT-ATY丝筒，此制备方法工艺先进，参数翔实准确，安全稳定可靠，PPS-DT-ATY纤度为600-1200dtex，力学性能稳定，拉伸断裂强度达2.8CN/dtx以上，较短纤维的强度提高20％以上，粗细均匀，力学性能稳定，伸长率达23％，沸水收缩率为0.8％，干热收缩率为4.2％，可用于织造多种高强度织物，是十分理想的制备空气变形丝的方法。
文档编号D02J13/00GK102242431SQ20111009587
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月14日 优先权日2011年4月14日
发明者侯文生, 张蕊萍, 戴晋明, 李世焕, 牛梅, 王飞钻, 相鹏伟, 高立斌 申请人:太原理工大学