[发明专利]一种聚甲醛纤维的熔融纺丝方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚甲醛纤维的熔融纺丝方法，更特别的涉及一种结晶取向度高的聚甲醛纤维的熔融纺丝方法。

背景技术

聚甲醛是以甲醇为原料合成的结晶性高分子材料，不溶于水、丙酮，碱溶液、极难溶于稀酸溶液。它具有良好的综合性能和着色性，其强度、刚性、耐冲击强度和抗蠕变性等优良，耐疲劳性在所有热塑性塑料中最佳，具有高的蠕变性和应力松驰能力，长期使用尺寸稳定。因此期待由POM制成高强高模纤维，满足更广阔的应用需求。

聚甲醛结晶度高达70％以上，结晶速度快，过程难以控制，造成纺丝困难，到目前为止对POM纺丝报道依然很少。JP-61088210公开了一种用微波加热加压法制成性能稳定的超拉伸聚缩醛树脂被覆材料的方法。US-3608044A1阐述了一种高弹性POM(聚甲醛)纤维的制取方法，通过特殊的结晶方式使得结晶度高的固体颗粒承受弹性变形(在压力下结晶)。熔融纺丝后的样品，经过一种特殊的热-湿处理以提高纤维的弹性。GB-1147594公开了一种用线性高分子量聚甲醛溶液纺丝制备POM单丝的方法，将聚甲醛聚合物融解在160℃的极性溶剂中制成高温溶液，其中聚甲醛聚合物在溶液中质量百分比为15％～25％，高温溶液在80～160℃下挤出得到POM纤维。原纤维在100～140℃下热拉伸，拉伸比可达到15∶1，得到拉伸强度7克/旦尼尔、断裂伸长率为20％的POM纤维。WO-2008001924叙述了一种聚甲醛纤维的制造方法，通过分子设计控制聚甲醛的半结晶化时间以得到高强度的聚甲醛纤维。尽管以上关于聚甲醛纤维纺丝方法的报道很早，但由于聚甲醛结晶度高、结晶速度快难以控制、以及在高温下分子链易纠结和树脂的分解造成气泡等等原因，因此难以用通常纺丝工艺生产高强度的聚甲醛纤维，很多报道也只能限于实验室试验，没有得到进一步的推广应用，聚甲醛纤维也一直都没有实现工业化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强高模聚甲醛纤维的生产方法。

本发明为了改善聚甲醛纤维的结晶情况以适合纺丝和后拉伸，得到高强高模的聚甲醛纤维，特别公开一种聚甲醛的熔融纺丝工艺，采用缓冷-骤冷初生纤维预处理，以及多极慢速多倍率牵伸工艺，可以适用于工业化生产，制备出的聚甲醛纤维断裂强度达到6.8cN/dtex、断裂伸长率为10.6％。

本发明的聚甲醛纤维的熔融纺丝方法，包括以下步骤：树脂纯化、预结晶、加热熔融、熔体过滤器、计量泵、纺丝组件、喷丝板、成型、卷绕和后牵伸其中加热熔融分多区进行，加热温度为180～220℃。

在本发明的聚甲醛纤维的熔融纺丝方法中，所述的聚甲醛树脂的分子量为20000～160000，熔融指数为5～12g/10min，熔点160℃，结构单元为：

其中：其中a、b、n均为大于1的自然数。

在本发明的聚甲醛纤维的熔融纺丝方法中，在树脂纯化步骤中，将聚甲醛树脂置于真空烘箱或连续热空气或N₂干燥，于100℃在5分钟之内升温至110℃，干燥时间为2～48小时，较好的是干燥时间为5～38小时，可以选择的是，干燥时间为10～20小时。在预结晶步骤中预结晶时间为1～5小时、较好的是，预结晶时间为2～4小时、预结晶温度为80～120℃，较好的是预结晶温度为95～110℃。聚甲醛纤维通过以500～3500m/min(较好的是1500～2500m/min)的牵引速度通过熔融纺丝而制得。较好的是，聚甲醛纤维通过以1000～3500m/min(较好的是1500～2500m/min)的牵引速度通过熔融纺丝而制得。

在本发明的聚甲醛纤维的熔融纺丝方法中，聚甲醛纤维熔融纺丝后，再通过初生纤维缓冷-骤冷预处理，和慢速多级多倍率拉伸而制得。