[发明专利]一种具有电磁屏蔽功能聚醚醚酮单纤维丝的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种具有电磁屏蔽功能聚醚醚酮纤维及其熔融纺丝、热拉伸热定型的方法。

背景技术

聚醚醚酮树脂具有耐热等级高、耐辐射、冲击强度高、耐磨性和耐疲劳性好、阻燃、电性能优异等特点。自商品化以来，已经在航空航天、汽车、电子电气、化工、机械和医疗等领域获得了较广泛的应用。应用于上述领域的聚醚醚酮制品一般是通过注射成型的方法制造的结构型制品，但有些应用领域需要聚醚醚酮纤维或单丝制品，如造纸工业使用的传送带、航空飞机和汽车的燃料过滤器滤网、复合材料、高性能绳索和琴弦、编织网以及医疗器械等。本发明的目的就是为了制备满足不同用户需要的聚醚醚酮特种纤维。

与本发明相关的背景技术是聚醚醚酮树脂的合成方法，见发明名称为“聚醚醚砜和聚醚醚酮三元共聚物的制备方法”、专利号ZL200610016723.6的发明专利，其公开了制备聚醚醚砜、制备聚醚醚酮树脂以及它们的共聚物的方法。发明名称为“纺丝级聚醚醚酮树脂专用料及其制备方法”、专利号ZL200810050213.X的发明专利，则利用前述的专利合成的聚醚醚酮树脂，添加加工助剂或改性剂，通过熔融挤出造粒的方法制造纺丝级聚醚醚酮树脂专用料。

专利申请CN101718006A介绍了一种聚醚醚酮树脂的合成方法和熔纺制备聚醚醚酮纤维的方法，其合成的聚醚醚酮树脂的分子量及其分布可控性还存在一定问题，难以制得纺丝级聚醚醚酮树脂。其纤维制备方法亦只是制备单纯聚醚醚酮纤维，在某些领域，如电磁屏蔽、抗静电等等领域应用受到一定的限制。

与本发明相近的现有技术是发明名称为“一种改性聚醚醚酮纤维的制备方法”的专利，专利号ZL200810051361.3（申请公布号CN101387017A）。制备过程分为改性聚醚醚酮纺丝专用粒料的制备、改性聚醚醚酮纤维的制备两个步骤。制得的改性聚醚醚酮纤维是改性PEEK复丝，不具有特殊功能，如导电及电磁屏蔽功能；提及的PEEK单丝，指的也是制备复丝过程中从多孔喷丝板喷出的单丝条，经集束后形成复丝，即是制备PEEK复丝的一个中间步骤（因为制造复丝使用的是多孔喷丝板，如18孔）；挤出机采用的八区加热，效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是利用纺丝级聚醚醚酮树脂功能专用料，通过熔融纺丝方法制备具有一定电磁屏蔽功能的聚醚醚酮特种纤维单丝，从而提供一种功能聚醚醚酮单纤维的熔融纺丝、热拉伸热定型的制备方法。即，与背景技术相比，本发明的目的是利用纺丝级聚醚醚酮树脂均匀掺杂具有导电功能粉体，制备出功能纺丝专用料，并通过熔融纺丝方法制备了性能优异的功能聚醚醚酮单纤维丝。

本发明所述的具有电磁屏蔽功能聚醚醚酮单纤维丝的制备方法，包括如下步骤：

(1)功能聚醚醚酮纺丝专用粒料的制备：

首先将已经纯化(5～6次乙醇抽提，8～10次去离子水抽提后充分干燥)的熔融指数为12～50g/10min（测试温度为400℃，载荷为5kg，测试样品装入料筒预热5min）的纺丝级聚醚醚酮树脂（纯度要求较高，分子量分布较窄）在130～150℃下干燥处理2～8小时，然后添加0.1％～3.0％(wt％)热稳定剂、1％～10％(wt％)的功能粉体材料和0～5％(wt％)的有机高分子材料（纺丝级聚醚醚酮树脂、热稳定剂、功能粉体材料、有机高分子材料的重量百分数之和为100%），先采用高速搅拌混合机预混，加入双螺杆纺丝挤出机的中熔融挤出，熔融温度范围为340～380℃，挤出的料条经传送带输送、空气冷却，牵入滚刀切粒机，进而得到直径为2～4mm、长度为4～6mm的圆柱状颗粒，即功能聚醚醚酮纺丝专用粒料。功能粉体材料可选择镍粉、铜粉、钴粉、铝粉、炭黑、镀镍石墨、碳纳米管、石墨烯、镀镍碳纤维粉、四氧化三铁、铬铁氧体、钡铁氧体或镍铁硼。

(2)具有电磁屏蔽功能聚醚醚酮单纤维丝的制备

A、将步骤(1)得到的功能聚醚醚酮纺丝专用粒料在130～150℃下干燥处理2～8小时；

B、将干燥处理后的功能聚醚醚酮纺丝专用粒料在纺丝挤出机料筒内熔融后进入熔体计量泵，再经过滤系统的过滤网、单孔喷丝板后形成具有导电和电磁屏蔽功能聚醚醚酮单丝，然后进行延时冷却；所述的纺丝挤出机采用四区加热，后一加热区比前一加热区的温度高10～20℃；

C、冷却的具有电磁屏蔽功能聚醚醚酮单丝牵入上油装置，经集束装置得到功能聚醚醚酮初纺单丝，纺丝卷绕速度为150～800m/min；