[发明专利]一种抗紫外线聚苯硫醚纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能改性聚苯硫醚(PPS)纤维的制备方法，特别涉及一种抗紫外线聚苯硫醚纤维的制备方法。

背景技术

聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide，简称PPS)是一种线型高分子量结晶性高聚物，具有优良的耐高温、耐化学腐蚀性、阻燃性及尺寸稳定性。PPS纤维的强度、耐热性与Nomex等芳纶相近，耐腐蚀性能优于Nomex，仅次于聚四氟乙烯纤维，可在航天航空及军事等领域中用于绝缘、阻燃等，近年来已成为十分重要的高性能热塑性高分子材料之一，在世界范围内保持较高的增长速度。

随着PPS树脂质量及产量的不断提高，PPS树脂应用不仅仅局限于产业用，在民用、服用领域也逐渐有应用。最近日本东丽公司宣布开发衣料用PPS纤维，将其与聚酯纤维复合，利用其低传热系数抑制体温的放热，提高聚酯纤维30％～40％的保温性。随着PPS纤维应用领域的拓宽，纤维的光稳定性必将得到足够重视。

目前关于PPS光降解的文献也很少，且主要研究其在薄膜上的老化情况。因为工业用PPS纤维主要用作高温粉尘过滤用滤袋等，处于避光环境，因此PPS纤维光稳定性差这一缺点还没有得到足够重视。目前在对PPS纤维成形研究中发现无论进口还是国产PPS纤维在光照情况下都会发生颜色改变，纤维从浅黄色变成深黄色，且随着光照时间的增加颜色越来越深，同时纤维发脆，强度明显下降。这大大限制了PPS纤维的应用领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗紫外线聚苯硫醚纤维及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明的抗紫外线聚苯硫醚纤维的组分以及质量分数为：

聚苯硫醚树脂90％-99.9％，光稳定剂0.1％-10％；

所说的光稳定剂为一种复配体系，组分以及质量分数为：

苯并三唑  10％-89％

纳米TiO₂      10％-89％

钛酸酯偶联剂  0.05～5％

所说的聚苯硫醚树脂为线性聚苯硫醚树脂，粉末状，分子量Mw为3～5万；

所说的苯并三唑可采用上海同亿化工厂生产的粉末状产品，纯度＞99％(HPLC)；

所说的纳米TiO₂优选金红石型，可采用上海彩誉纳米科技有限公司粒径＜50nm的产品；

钛酸酯偶联剂：南京曙光化工厂，NDZ-201

本发明的抗紫外线聚苯硫醚纤维的制备方法，包括如下步骤：

所说的纳米TiO₂的先采用钛酸酯偶联剂进行处理，方法如下：

将钛酸酯偶联剂和体积浓度为35～95％的乙醇溶液搅拌并超声振荡10～50min混合，然后加入纳米TiO₂粒子，搅拌并超声振荡10～50min，加热，恒温回流3～5小时，烘干，在球磨机中磨细，获得钛酸酯偶联剂处理后的纳米TiO₂粒子；

乙醇溶液中，纳米TiO₂粒子的重量含量为0.5-1g/ml；

将体积浓度为35～95％的乙醇溶液倒入钛酸酯偶联剂处理后的纳米TiO₂粒子、苯并三唑和聚苯硫醚树脂的混合粉体中，搅拌并超声振荡10～50min，使粉体均匀混合，95～102℃烘干1～3小时，再将粉体真空烘干6～10小时，烘干温度为120～160℃；

然后将上述烘干的粉体放入双螺杆挤出机中造粒，造粒温度为260～340℃，转速50～150r/min，熔融共混2～20分钟，制得抗紫外线聚苯硫醚切片；

再将上述的抗紫外线聚苯硫醚切片加入熔融纺丝设备中，在螺杆温度为(290-340)℃，螺杆熔压为(60-120)bar的条件下，采用(200-2000)m/min的纺丝速度进行纺丝卷绕拉伸制得纤维。

本发明的抗紫外线聚苯硫醚纤维，在有效降低紫外线光照前后色度变深程度(ΔE)的同时，能显著提高光照前后纤维具有(或保持)的力学性能。

附图说明

图1为聚苯硫醚纤维熔融温度曲线。

图2为聚苯硫醚纤维结晶温度曲线。

具体实施方式

实施例1

聚苯硫醚树脂的分子量为Mw为5万。

将干燥2小时后的5g纳米TiO₂放入250ml三口烧瓶中，加入0.2g钛酸酯偶联剂和150ml体积浓度为95％的乙醇，搅拌并超声振荡30min后，将三口烧瓶放在恒温80℃的水浴加热，回流4小时后将处理好的粉末放在鼓风干燥机中烘干，在球磨机中磨细；