[发明专利]熔融纺丝用喷丝板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于熔融纺丝设备技术领域，具体涉及一种熔融纺丝用喷丝板及其制备方法。

背景技术

在聚合物熔融纺丝设备中所用的喷丝板都是用价值低廉且具有良好的机械性能、耐腐蚀性能和不错的抗卸载能力的不锈钢材料制造的。用不锈钢材料制造的喷丝板虽然有种种优点，目前要想使用其他原材料来代替它是很困难的，但用它来进行纺丝又确实存在一些问题，如公开的日本专利第Sho-53-29732号中就叙述了与不锈钢相接触的熔融聚合物，通常会出现聚合物晶体降解和退化；并叙述了在聚酯和聚酰胺66熔融纺丝时，在通过熔融纺丝的不锈钢组件时会使熔融聚合物产生结晶，从而使熔融的聚合物降解和退化，进而导致各种问题产生，如：纤维断丝，或在纺丝和牵伸过程中起毛，这不仅影响纤维的质量，而且还会因此影响纤维的合格率和销售价格。

为了解决熔融纺丝中与不锈钢纺丝组件相接触的熔融聚合物出现的聚合物产生结晶、降解和退化所带来的问题，公开的美国专利NO：5997789中叙述了用于熔融纺丝的纺丝组件和附件的表面处理方法，同时还对纺丝组件内表面涂敷处理后，纺丝的效果及纤维是否出现不良现象作了一定叙述。所涂敷形成的SiO₂、TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、SiC、TiN、TiCN、TiC薄膜是采用有机硅聚合物，金属钛、锆、铝的金属醇化物的甲苯、异丙醇溶液经过浸润或喷涂、干燥、热处理得到的。用该方法处理的纺丝组件内表面虽然在一定程度上解决熔融纺丝中与不锈钢纺丝组件相接触的熔融聚合物出现的聚合物产生结晶、降解和退化所带来的问题，但由于其涂敷溶液所用的溶剂是甲苯等有机溶剂，其不仅有毒、价格高，且在干燥、热处理时，其挥发还会造成一定的环境污染。经上述方法处理得到的纺丝组件主要用于聚脂、聚酰胺等树脂的熔融纺丝。

本发明人在进行诸如聚酯、聚酰胺、聚醚醚酮树脂等聚合物，尤其是聚苯硫醚熔融纺丝过程中发现，由于这些聚合物中含有少量低分物及杂质，在纺丝过程中会产生一定量的腐蚀性气体，如二氧化硫，还会对喷丝孔表面造成损伤，从而导致喷丝孔变形，使纺制出来的聚合物纤维丝条的形体发生变化，这也要影响纤维质量。

发明内容

本发明的目的首先是针对现有的熔融纺丝组件中的喷丝板存在的问题，提供一种新的熔融纺丝用喷丝板，该喷丝板不仅适用一般的熔融聚合物的纺丝，尤其还能适用一些特种纤维，如聚苯硫醚、聚醚醚酮树脂等。

本发明的另一目的是提供制备上述熔融纺丝用喷丝板的方法。

本发明提供的熔融纺丝用喷丝板，该喷丝板的表面或内表面上覆盖有一层厚度为0.8～28um的纳米级或次纳米级的氧化金属膜，或在喷丝板的喷丝孔内镶嵌有0.1～0.25mm的金属薄层。

该喷丝板的内表面上覆盖的纳米级或次纳米级氧化金属膜为SiO₂、TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、WO₂中的任一种。

喷涂的膜的厚度可以没有特殊的限定，但膜厚度在0.8～28um之间较好，最好在1～18um之间，膜厚低于0.8um是不适宜的，可能会导致成膜困难，并与整个不锈钢基体分离，膜的厚度超过28um也是不适宜的，因不锈钢基体和膜之间存在不同的热膨胀系数，太厚可能会产生裂缝或剥离。

该喷丝板的喷丝孔内镶嵌的金属薄层为金属铂或钛薄层。

为了使镶嵌的金属薄层更为稳固，该喷丝板中的每个喷丝孔膨化段的内壁沿轴向开有2～4条截面形状呈梯形或矩形的镶嵌槽，镶嵌在喷丝孔内的金属薄层的外壁上有2～4条与喷丝孔内的镶嵌槽形状匹配的凸起。

镶嵌金属铂或钛金属薄层的喷丝板的方法是已有的镶嵌方法，即先采用模具工艺流程将铂、钛制造成与不锈钢喷丝板孔数和喷丝孔内径匹配的0.1～0.25mm薄壳层，然后通过不锈钢喷丝板的每个喷丝孔内表面均布的镶嵌槽，和薄壳层喷丝孔外壁上相应部位匹配的突起将其嵌入不锈钢喷丝板上即可。

本发明提供的一种熔融纺丝用喷丝板的制造方法，该方法是先依次将分散剂和纳米级或次纳米级的氧化物粉末加入浓度为1～10％聚乙烯醇水溶液中，搅拌混合均匀，使之形成均一稳定的纳米悬浮液，然后将喷丝板浸入所配制的纳米悬浮液中，提出后依次经干燥、热处理即可，或将将纳米悬浮液喷涂在喷丝板的内表面，依次经干燥、热处理即可，其中氧化物粉末的加入量为0.8～8％，分散剂的加入量为3～5％，加入量均为相对于聚乙烯醇水溶液的重量百分比。