[发明专利]一种表面涂覆型抗氧聚苯硫醚纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，确切地说是指一种表面涂覆型抗氧聚苯硫醚纤维的制备方法。

背景技术

聚苯硫醚(PPS)纤维，具有良好的热稳定性、耐化学腐蚀性、阻燃性及良好的加工性能，200℃以下无溶剂可溶。其织物材料可长期暴露在高温和酸/碱性环境之中，特别适合于作为袋式滤尘器的滤袋材料使用，在湿态酸性环境、接触温度达190℃的条件下可长期使用。因此，是在燃煤发电、钢铁、水泥等行业采用袋式除尘替代电除尘、大幅度降低烟尘排放的优选材料，是现有耐高温纤维中最适合于制作滤袋的纤维材料。

PPS纤维具有出色的耐高温性，熔点达285℃，其极限氧指数(LOI)达到35-45，通常大气条件下不会燃烧。但聚苯硫醚分子链上的硫醚键对纤维的性能影响很大，会导致纤维力学性能、耐久性、抗氧化性等变差，硫醚键上的硫容易发生深度氧化反应，特别是在高温和酸性富氧环境下，往往导致热氧化降解或氧化交联，影响使用寿命。目前的聚苯硫醚纤维过滤材料在实际使用中仍不能满足苛刻的工况条件。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于提供一种表面涂覆型抗氧聚苯硫醚纤维的制备方法，聚苯硫醚纤维表面涂覆上一层具有一定厚度的抗氧化保护层，不仅能提高纤维的抗氧化性，而且能延长其使用寿命。

为了解决以上的技术问题，本发明提供的表面涂覆型抗氧聚苯硫醚纤维的制备方法，包括如下步骤：

1)聚苯硫醚经纺丝、拉伸和热定型等工艺得到聚苯硫醚纤维；

2)聚苯硫醚纤维用聚苯硫醚纤维表面处理液涂覆后，在温度为室温-150℃常压空气或抽真空条件下干燥至恒重，得到表面涂层厚度为1-5μm抗氧化保护层的聚苯硫醚纤维产品；

所述聚苯硫醚纤维表面处理液包含溶剂、抗氧剂、成膜剂、偶联剂和无机填料粒子，其中各组分的重量含量如下：

抗氧剂：0.1％-5％

成膜剂：1％-20％

偶联剂：0.1％-10％

无机填料粒子：1％-20％

溶剂：45％-97.8％。

优选地，步骤1)中，采用硫化钠和对二氯苯为原料在N-甲基吡咯烷酮为溶剂的体系中聚合得到聚苯硫醚，或者采用对二氯苯、硫化钠为原料，用六磷胺作溶剂，无水磷酸钠作助剂聚合得到聚苯硫醚。

优选地，步骤2)中，溶剂包括有机溶剂和/或无机溶剂，其中，有机溶剂为芳香烃类、脂肪烃类、脂环烃类、卤化烃类、醇类、醚类、酯类、酮类、二醇衍生物、以及乙腈、吡啶、苯酚，无机溶剂为水，选用以上的一种或几种作为溶剂。

优选地，步骤2)中，抗氧剂包括芳香胺类抗氧剂、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、硫代二丙酸双酯、双十二碳醇酯、双十四碳醇酯和双十八碳醇酯、亚磷酸三辛酯、亚磷酸三癸酯、亚磷酸三(十二碳醇)酯和亚磷酸三(十六碳醇)酯，选用以上的一种或几种作为抗氧剂。

优选地，步骤2)中，成膜剂包括可溶解的天然聚合物和/或化学合成聚合物，具体为天然植物淀粉、蛋白成膜剂、丙烯酸树脂成膜剂、丁二烯树脂成膜剂、聚氨酯成膜剂、硝酸纤维成膜剂，聚乙烯吡咯烷酮成膜剂、羟甲基纤维素、纤维素醋酸丁酯、丙烯酸树脂改性酪蛋白成膜剂、丙烯酸树脂聚氨酯共聚树脂、聚乙烯、丙烯酸酯改性丁二烯树脂、聚氨酯改性硝酸纤维成膜剂，选用一种或多种成膜剂溶解在特定溶剂中。

优选地，步骤2)中，偶联剂包括有机铬络合物类、钛酸酯类、铝酸化合物类和硅烷类，具体为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，选用上述中的一种或几种作为偶联剂。

优选地，步骤2)中，无机填料粒子为陶瓷粉末和/或天然矿物粉末，粒径1-2000纳米，具体为氧化硅、氧化钛、碳化硅、碳化硼、氮化硼、氮化硅、硅酸铝、高岭土、蒙脱土或莫来石，无机填料粒子选自上述中的一种或多种。

优选地，步骤2)中表面处理液涂覆采用浸渍或喷涂的方法。

优选地，浸渍聚苯硫醚纤维的表面处理液的浓度为2.2-5.5％。

优选地，聚苯硫醚纤维在表面处理液中浸渍20-120分钟。

与现有技术相比，本发明提供的表面涂覆型抗氧聚苯硫醚纤维的制备方法，制得的聚苯硫醚纤维表面形成的抗氧化保护层可有效延长纤维在高温富氧条件下的使用时间，可进一步提高纤维的阻燃、耐酸性、耐氧化以及耐高温等性能。

附图说明