聚苯硫醚熔噴紡絲工藝

聚苯硫醚熔噴紡絲工藝

聚苯硫醚（pps）作為一種環(huán)保材料，具有良好的耐剛性、抗燃燒和耐化學(xué)性。目前，PPS高溫濾料主要以針刺氈為主。PPS針刺氈較為厚重，生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)，加工成本高，而且針刺氈纖維孔徑較大，過(guò)濾效率低，無(wú)法滿足當(dāng)前環(huán)保形勢(shì)下人們對(duì)煙道過(guò)濾的要求1試驗(yàn)部分1.1試驗(yàn)儀器和設(shè)備4種型號(hào)的聚苯硫醚（PPS）切片1SDT650型DSC-TGA，美國(guó)TA儀器公司產(chǎn)；AR1500ex型動(dòng)態(tài)剪切流變儀，美國(guó)TA儀器公司產(chǎn)；MFI-2322H型熔體流動(dòng)速率儀，承德市金建檢測(cè)儀器有限公司產(chǎn)；單螺桿熔噴擠出機(jī)，上海圣泓自動(dòng)化設(shè)備有限公司產(chǎn)；JSM-6360型掃描顯微鏡，日本電子公司產(chǎn)。1.2氮?dú)鈿獾谋Ｗo(hù)作用測(cè)試前將PPS切片在80℃下烘燥2h；采用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，壓強(qiáng)為0.1MPa；升溫速率為10K/min。通過(guò)差示掃描熱量法對(duì)4種不同熔融指數(shù)的PPS切片進(jìn)行熱性能測(cè)試。1.3流動(dòng)速率測(cè)試測(cè)定條件設(shè)定為溫度343℃、負(fù)荷5kg、時(shí)間10min，將MFI-2322H型熔體流動(dòng)速率儀的測(cè)試區(qū)溫度升高至設(shè)定值后持續(xù)5min以確保溫度穩(wěn)定，之后喂入待測(cè)PPS切片。通過(guò)測(cè)試，得到4種不同類型的PPS切片的熔融指數(shù)。1.4流變性能測(cè)試在溫度為340℃時(shí)進(jìn)行流變性能測(cè)試，研究4種PPS的表觀黏度和剪切速率的關(guān)系，然后對(duì)同一種PPS在不同溫度下進(jìn)行流變性能測(cè)試，研究不同溫度下PPS黏度和剪切速率的關(guān)系。1.5用泡沫法生產(chǎn)聚苯硫醚織物將4種不同型號(hào)的PPS切片分別上機(jī)試紡，觀察不同工藝參數(shù)對(duì)紡絲過(guò)程及纖維形貌的影響。2結(jié)果與討論2.1聚苯硫醚片的熱性能分析首先對(duì)4種不同型號(hào)的PPS切片進(jìn)行熱性能分析，結(jié)果見(jiàn)圖1。如圖1所示，試樣12.2pps熔融指數(shù)熔體流動(dòng)性對(duì)于熔噴紡絲至關(guān)重要，流動(dòng)性差的熔體不利于在擠出機(jī)內(nèi)螺桿內(nèi)輸送。4種PPS熔融指數(shù)依次為85、105、133、258g/10min?？梢?jiàn)，試樣42.3熱反應(yīng)速率的關(guān)系流變性能是影響紡絲性能的主要參數(shù)之一，因此本文對(duì)PPS切片的流變性進(jìn)行分析。圖2為340℃下4種PPS剪切黏度與剪切速率的關(guān)系曲線圖。如圖2所示，相同剪切速率下，試樣4不同溫度下熔融指數(shù)258g/10min的PPS剪切黏度與剪切速率的關(guān)系曲線見(jiàn)圖3?？梢?jiàn)，在310℃～340℃范圍內(nèi)，隨著溫度升高，PPS熔體的黏度呈下降趨勢(shì)，且剪切速率較低時(shí)，黏度對(duì)溫度的敏感性更高。這是因?yàn)?，隨著溫度的升高，PPS熔體內(nèi)大分子間熱運(yùn)動(dòng)加劇，大分子間纏結(jié)點(diǎn)逐漸解纏，從而使熔體的黏度減小2.4b組試驗(yàn)結(jié)果分析PPS熔體對(duì)溫度很敏感，擠出機(jī)內(nèi)各區(qū)域的溫度設(shè)置也存在差異，本文將擠出機(jī)各區(qū)域的溫度設(shè)置在PPS熔點(diǎn)以上，并設(shè)置溫度從原料進(jìn)口到噴絲模頭遞增，換熱器溫度設(shè)置為略高于噴絲頭溫度，以確保吹風(fēng)不會(huì)降低模頭溫度A組和C組試驗(yàn)因擠出機(jī)堵塞而失敗。分析A組的失敗原因?yàn)椋簻囟仍O(shè)置偏低，PPS熔體的流動(dòng)性差，熔體停留在擠出機(jī)內(nèi)的時(shí)間加長(zhǎng)，PPS熔體的氧化交聯(lián)產(chǎn)物阻隔了擠出機(jī)內(nèi)熱量的傳播，溫度設(shè)置偏低帶來(lái)的一系列復(fù)雜變化最終導(dǎo)致熔體堵塞擠出機(jī)。分析C組的失敗原因?yàn)椋哼^(guò)高的溫度設(shè)置導(dǎo)致部分PPS切片過(guò)早的氧化變性，氧化交聯(lián)產(chǎn)物阻隔了切片之間熱量的傳播，PPS切片熔融不均勻，最終導(dǎo)致擠出機(jī)堵塞。相比之下，B組試驗(yàn)中PPS熔體的流動(dòng)性最好，并成功紡制出PPS熔噴無(wú)紡布。圖4為擠出機(jī)2Hz、風(fēng)機(jī)35Hz、擠出機(jī)主體溫度340℃、噴絲頭溫度345℃、風(fēng)溫350℃時(shí)，B組試驗(yàn)PPS熔噴無(wú)紡布纖維的SEM圖。由圖4可見(jiàn)，PPS熔噴無(wú)紡布的纖維直徑大部分在2～5μm，少數(shù)纖維的直徑在2μm以下或5μm以上。這是因?yàn)椋垠w由較大空間的料道進(jìn)入直徑僅為0.3mm的噴絲孔，較大的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，導(dǎo)致部分熔體破裂并經(jīng)風(fēng)力牽伸為直徑較細(xì)的纖維；由于PPS熔體的黏性較大，部分相鄰噴絲孔噴出的PPS長(zhǎng)絲相互纏繞并被風(fēng)力牽伸為直徑較大的纖維?；谏鲜龆喾矫嬉蛩?，最終使得PPS熔噴無(wú)紡布的纖維直徑分布不勻。3工藝溫度的影響(1）由PPS切片性能分析可知，相比其他3種原料，切片4(2）在熔噴紡絲工藝中，溫度對(duì)PPS熔噴可紡性的影響較大；偏低的溫度使PPS熔體流動(dòng)性差，偏高的溫度使PPS切片過(guò)早地氧化變性，最終都造成擠出機(jī)堵塞，無(wú)法正常運(yùn)行，因此在熔